JP6613207B2 - 被処理体をエッチングする方法 - Google Patents

被処理体をエッチングする方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6613207B2
JP6613207B2 JP2016121815A JP2016121815A JP6613207B2 JP 6613207 B2 JP6613207 B2 JP 6613207B2 JP 2016121815 A JP2016121815 A JP 2016121815A JP 2016121815 A JP2016121815 A JP 2016121815A JP 6613207 B2 JP6613207 B2 JP 6613207B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
value
etching
gas
etching rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016121815A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017098521A (ja
Inventor
義弘 梅澤
佐藤　　淳
清司 前田
充敬 大秦
和也 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to TW105136058A priority Critical patent/TWI695090B/zh
Priority to KR1020187013302A priority patent/KR102651285B1/ko
Priority to PCT/JP2016/083455 priority patent/WO2017082373A1/ja
Priority to US15/775,218 priority patent/US10685816B2/en
Publication of JP2017098521A publication Critical patent/JP2017098521A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6613207B2 publication Critical patent/JP6613207B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
    • H01F41/34—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film in patterns, e.g. by lithography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F41/308—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices lift-off processes, e.g. ion milling, for trimming or patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20207—Tilt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20214—Rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H10N50/85—Magnetic active materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明の実施形態は、被処理体をエッチングする方法に関するものである。
磁気抵抗効果素子を用いたメモリ素子の一種として、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有するＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）素子が注目されている。ＭＲＡＭ素子は、強磁性体等の金属を含有する難エッチング材料から構成された多層膜を含んでいる。このようなＭＲＡＭ素子の製造では、多層膜がＴａ（タンタル）、ＴｉＮといった金属材料から構成されたマスクを用いてエッチングされる。
このようなエッチングでは、特許文献１に記載されているように、従来から、ハロゲンガスが用いられている。特許文献１に開示されている製造方法は、コバルト、鉄およびニッケルの少なくとも一つを含む磁性材料を用いた磁気抵抗効果素子を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、磁気抵抗効果素子を形成する工程は、半導体基板上に、磁性材料を含む複数の層を具備する積層体を形成する工程と、真空雰囲気中で、塩素を含むガスを用いたプラズマエッチングにより、積層体を加工する工程と、積層体を加工した後、積層体を真空雰囲気中に保持したまま、積層体に対してアミノ基を含むガスを用いガス処理を施す工程とを含む。
特開２０１２−２０４４０８号公報
しかしながら、例えば特許文献１に開示されているようなプラズマエッチングでは、プラズマ処理装置の構成（処理容器の形状等）に応じて処理容器内におけるプラズマの密度分布に偏りが生じ、この偏りによって、処理容器内のウエハ表面に対するエッチングレートも不均一なものとなる。エッチングレートが不均一であると、エッチング後のウエハの品質が低下し、製造効率の点からも好ましくない。したがって、プラズマエッチング時において、エッチングレートの均一化の向上を図る必要性がある。
一態様においては、プラズマ処理装置を用いて被処理体をエッチングする方法が提供される。プラズマ処理装置は、被処理体を保持する該保持構造体と保持構造体を収容する処理容器とを備える。この方法は、処理容器内で発生させたプラズマによって被処理体をエッチングする工程（以下、「工程ａ」という）であって、該エッチングの実行中に、該被処理体を保持した保持構造体を傾斜且つ回転させる処理（以下、「処理ｂ」という）を行う該工程を備える。処理ｂは、被処理体を保持した保持構造体に対し複数通りの傾斜回転状態を順次実現し、傾斜回転状態は、被処理体の中心軸線を該中心軸線と同一面内にある処理容器の基準軸線に対し傾斜させた状態を保持しつつ、中心軸線を中心に所定の処理時間にわたって被処理体を回転させている状態であり、複数通りの傾斜回転状態において、基準軸線に対する中心軸線の傾斜角の値と処理時間との組み合わせは、互いに異なっている。この方法では、エッチングの実行中に、被処理体の傾斜角および処理時間が異なる複数の傾斜回転状態を組み合わせて実現できるので、組み合わせを調整することによって、被処理体に対するエッチングレートの均一化が十分に向上できる。
一実施形態において、処理容器では、中心軸線が基準軸線に対し傾斜していない状態において、被処理体の表面に対するエッチングレートが該基準軸線を中心とした軸対称の分布で実現され、且つ、該エッチングレートの該分布が該表面において該基準軸線の位置で最も高くなっている。したがって、中心軸線が傾斜していない状態でエッチングレートの分布が基準軸線を中心とした軸対称の分布となっているので、中心軸線を好適に傾斜させることによって、エッチングレートの分布の中心を被処理体の表面上で移動させ軸対称を解消させて、エッチングレートの分布を、当該分布の等高線の間隔を含めて、精度良く調整できる。そして、軸対称が解消されたエッチングレートの分布がこのように実現されることによって、中心軸線を中心とした被処理体の回転でエッチングレートの分布の高低差が十分に解消され、エッチングレートの均一化が向上される。
一実施形態において、被処理体の表面に対するエッチングレートの複数通りの予測分布を、工程ａの実施の前に予め取得し、予測分布は、傾斜角の値と処理容器内で行われるエッチングの条件との組み合わせによって異なり、複数通りの傾斜回転状態それぞれによって得られるエッチングレートは、複数通りの予測分布の何れかに対応しており、複数通りの傾斜回転状態それぞれの処理時間は、予測分布に付与される重み付けによって表され、工程ａの前に複数通りの予測分布のなかから工程ａで行われるエッチングの条件と同一の条件の複数の該予測分布と該複数の予測分布それぞれの重み付けとを特定し（特定とは「見い出す」という意味であり、以下同様。）、特定した該複数の予測分布それぞれの傾斜角の値と該重み付けとを用いて複数通りの傾斜回転状態を特定し、工程ａにおいて、その特定した該複数通りの傾斜回転状態を実現する。したがって、予め取得したエッチングレートの予測分布を用いて、工程ａで実現される複数の傾斜回転状態が特定されるので、実際に実現されるエッチングレートの分布の均一化が効果的に実現可能となる。
一実施形態において、予測分布は、処理容器内の点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の関数でありパラメータα，β，γ，ζ，ξを含むζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２を中心軸線を中心にして積分して得られる数値に対応しており、ｘ，ｙ，ｚは、処理容器内の点を、該処理容器に設定されたＸＹＺ直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの座標で表したものであり、α，β，γは、プラズマ処理装置のプラズマ源の側にある所定の基準点を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの座標で表したものであり、ζは、基準点から点（ｘ，ｙ，ｚ）までの長さが単位長さである場合の処理容器内の点（ｘ，ｙ，ｚ）におけるエッチングレートであり、パラメータα，β，γ，ζ，ξは、工程ａにおけるエッチングの条件と同一の条件で行われるエッチングによるエッチングレートの実測値によって特定される。このように、エッチングレートの予測分布が、処理容器内の点ごとに座標値を用いて精密に表されるので、当該予測分布を用いれば、傾斜回転状態ごとの傾斜角および処理時間の特定が精度良く行える。
一実施形態において、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、傾斜角の値に応じた値ごとに定められる。このように、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値が傾斜角の値に応じた値ごとに定められるので、予測分布を特定すれば、当該予測分布に対応するエッチングレートを実現する傾斜角の特定が容易となる。
一実施形態において、処理容器では、中心軸線と基準軸線との交差点の位置を該基準軸線に沿って移動させることができ、予測分布は、傾斜角の値と処理容器内で行われるエッチングの条件と共に、更に、交差点の位置との組み合わせによって異なり、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、傾斜角の値および交差点の位置に応じた値ごとに定められる。この方法では、傾斜角の値に加えて、さらに、中心軸線と基準軸線との交差点の位置に応じた予測分布を用いることができるので、工程ａで用いる好適な傾斜角および処理時間をより詳細に特定できる。
一実施形態において、処理容器では、保持構造体に含まれ被処理体を保持する静電チャックの上面と中心軸線との交差点の位置を該上面の向きを維持しつつ該中心軸線に沿って移動させることができ、予測分布は、傾斜角の値と処理容器内で行われるエッチングの条件と共に、更に、交差点の位置との組み合わせによって異なり、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、傾斜角の値および交差点の位置に応じた値ごとに定められる。この方法では、傾斜角の値に加えて、さらに、静電チャックの上面と中心軸線との交差点の位置に応じた予測分布を用いることができるので、工程ａで用いる好適な傾斜角および処理時間をより詳細に特定できる。
以上説明したように、プラズマエッチング時において、エッチングレートの均一化が向上される。
図１は、一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２は、一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３は、パルス変調されたバイアス電圧を示す図である。 図４は、被処理体の一例を示す断面図である。 図５は、一実施形態のプラズマ源を示す図である。 図６は、一実施形態のプラズマ源を示す図である。 図７は、一実施形態に係る保持構造体を示す断面図である。 図８は、一実施形態に係る保持構造体を示す断面図である。 図９は、一実施形態に係る多層膜をエッチングする方法を示す流れ図である。 図１０の（ａ）部および（ｂ）部は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１１の（ａ）部および（ｂ）部は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１２の（ａ）部および（ｂ）部は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１３の（ａ）部および（ｂ）部は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１４の（ａ）部および（ｂ）部は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１５は、工程ＳＴ９の一実施形態を示す流れ図である。 図１６は、工程ＳＴ９の別の実施形態を示す流れ図である。 図１７は、一実施形態に係るウエハ表面を極座標で示す図である。 図１８は、一実施形態に係るエッチングレート関数の内容の一例を示す図である。 図１９は、一実施形態に係るウエハの表面上のエッチングレートの分布の一例を示す図であり、（ａ）部にはウエハの傾斜角の値がゼロ［度］の場合が示されており、（ｂ）部にはウエハＷの傾斜角の値が２０［度］の場合が示されており、（ｃ）部にはウエハの傾斜角の値が４５［度］の場合が示されており、（ｄ）部にはウエハＷの傾斜角の値が６０［度］の場合が示されている。 図２０は、図１９に示すエッチングレートの分布をウエハの表面の動径方向に沿って示す図である。 図２１の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部、および（ｄ）部は、一実施形態の変形例に係るエッチングレート関数の内容の一例を示す図である。 図２２の（ａ）部、および（ｂ）部は、一実施形態の他の変形例に係るエッチングレート関数の内容の一例を示す図である。
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。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１および図２は、一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り、鉛直方向に延びる軸線ＰＸ（処理容器１２の基準軸線）を含む一平面において処理容器を破断して、当該プラズマ処理装置を示している。なお、図１においては、後述する保持構造体が傾斜していない状態のプラズマ処理装置が示されており、図２においては、保持構造体が傾斜している状態のプラズマ処理装置が示されている。
図１および図２に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ガス供給系１４、プラズマ源１６、保持構造体１８、排気系２０、バイアス電力供給部２２、および制御部Ｃｎｔを備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。処理容器１２の中心軸線は、軸線ＰＸと一致する。この処理容器１２は、被処理体（以下、「ウエハＷ」ということがある）に対してプラズマ処理を行うための空間Ｓを提供している。
軸線ＰＸは、プラズマ源１６や誘電体板１９４等が設けられた処理容器１２の天井側から、保持構造体１８や自動圧力制御器２０ａ等が設けられた処理容器１２の底部側に向かう方向に延びている。なお、図１および図２には、処理容器１２の内部の位置を特定するためのＸＹＺ直交座標系が示されている（特定とは見い出すという意味であり、以下同様。）。ＸＹＺ直交座標系は、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、これら三つの軸が交わる原点ＯＲとを備える。図１は、プラズマ処理装置１０の内部をＹ方向に向かって見た図であり、図２は、プラズマ処理装置１０の内部をＸ方向と逆向きに向かって見た図である、ということができる。軸線ＰＸは、Ｚ軸に一致し、ＹＺ面にあり、ＸＹ面に直交する。
一実施形態では、処理容器１２は、その高さ方向の中間部分１２ａ、即ち保持構造体１８を収容する部分において略一定の幅を有している。また、処理容器１２は、当該中間部分の下端から底部に向かうにつれて徐々に幅が狭くなるテーパー状をなしている。また、処理容器１２の底部は、排気口１２ｅを提供しており、当該排気口１２ｅは軸線ＰＸに対して軸対称に形成されている。
ガス供給系１４は、処理容器１２内にガスを供給するよう構成されている。ガス供給系１４は、第１のガス供給部１４ａ、および第２のガス供給部１４ｂを有している。第１のガス供給部１４ａは、第１の処理ガスを処理容器１２内に供給するよう構成されている。第２のガス供給部１４ｂは、第２の処理ガスを処理容器１２内に供給するよう構成されている。なお、ガス供給系１４の詳細については、後述する。
プラズマ源１６は、処理容器１２内に供給されたガスを励起させるよう構成されている。一実施形態では、プラズマ源１６は、処理容器１２の天部に設けられている。プラズマ源１６の中心軸線は、軸線ＰＸと一致する。なお、プラズマ源１６の一例に関する詳細については後述する。
保持構造体１８は、処理容器１２内においてウエハＷを保持するように構成されている。この保持構造体１８は、軸線ＰＸに直交する第１軸線ＡＸ１中心に回転可能であるよう構成されている。第１軸線ＡＸ１は、傾斜軸部５０の中心軸線に一致する。また、保持構造体１８は、第１軸線ＡＸ１に直交する第２軸線ＡＸ２中心にウエハＷを回転させるよう構成されている。保持構造体１８は、第１軸線ＡＸ１中心の回転により、軸線ＰＸに対して傾斜することが可能である。保持構造体１８を傾斜させるために、プラズマ処理装置１０は、駆動装置２４を有している。駆動装置２４は、処理容器１２の外部に設けられており、第１軸線ＡＸ１中心の保持構造体１８の回転のための駆動力を発生する。
第１軸線ＡＸ１は、水平基準面ＦＡ１、ＸＹ面、およびＸ軸に平行に延びており、Ｙ軸およびＺ軸に直交し、鉛直基準面ＦＡ２に直交する。水平基準面ＦＡ１は、軸線ＰＸに直交し、原点ＯＲを含み、Ｚ軸に直交し、ＸＹ面に重なる。水平基準面ＦＡ１は、保持構造体１８の保持部３０上に載置されたウエハＷの表面ＦＳを含む。鉛直基準面ＦＡ２は、ＹＺ面に一致し、水平基準面ＦＡ１、ＸＹ面、Ｘ軸、第１軸線ＡＸ１に直交し、軸線ＰＸ、第２軸線ＡＸ２、原点ＯＲを含む。第１軸線ＡＸ１は、軸線ＰＸ、第２軸線ＡＸ２、鉛直基準面ＦＡ２に直交し、傾斜軸部５０の中心軸線に一致する。ウエハＷの表面ＦＳは、鉛直基準面ＦＡ２、第２軸線ＡＸ２に直交し、Ｘ軸、第１軸線ＡＸ１に平行に延びる。第２軸線ＡＸ２は、ウエハＷの表面ＦＳに垂直である。第２軸線ＡＸ２は、ウエハＷの中心軸線に一致する。第２軸線ＡＸ２は、ウエハＷの表面ＦＳの中心ＣＥを通る。軸線ＰＸと第１軸線ＡＸ１とは、一点の交差点ＸＯで交差する。第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに対して傾斜している場合、軸線ＰＸと、第１軸線ＡＸ１と、第２軸線ＡＸ２とは、交差点ＸＯで交差する。交差点ＸＯは、第１軸線ＡＸ１にあり、鉛直基準面ＦＡ２、ＹＺ面、およびＺＸ面にある。交差点ＸＯから水平基準面ＦＡ１までの距離は、距離Ｌである。
保持構造体１８が傾斜していない状態では、図１に示すように、第２軸線ＡＸ２は軸線ＰＸに一致する。この状態の場合、ウエハＷの表面ＦＳは、軸線ＰＸに直交し、水平基準面ＦＡ１、ＸＹ面に重なり、原点ＯＲを含む。表面ＦＳの中心ＣＥは、原点ＯＲに一致し、軸線ＰＸ、第２軸線ＡＸ２それぞれにある。第２軸線ＡＸ２（ウエハＷの中心軸線）は、軸線ＰＸに重なり、原点ＯＲを含む。なお、原点ＯＲは、一実施形態においては、説明の便宜上、上記のようにウエハＷの表面ＦＳの中心ＣＥに一致するとしているが、これに限られるものではない。
一方、保持構造体１８が傾斜している状態では、第２軸線ＡＸ２は軸線ＰＸに対して傾斜する。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮは、第２軸線ＡＸ２と軸線ＰＸとの成す角度である。傾斜角ＡＮは、ＹＺ面内の角である。第２軸線ＡＸ２と軸線ＰＸとは、ＹＺ面にある。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φは、図２に示すように、ウエハＷの表面ＦＳが−Ｙ方向に向くように保持構造体１８が第１軸線ＡＸ１中心に回転し傾斜した場合に正の値をとるように定める。第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する場合（保持構造体１８が傾斜していない場合）、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φはゼロである。保持構造体１８の詳細については後述する。
排気系２０は、処理容器１２内の空間を減圧するよう構成されている。一実施形態では、排気系２０は、自動圧力制御器２０ａ、ターボ分子ポンプ２０ｂ、および、ドライポンプ２０ｃを有している。ターボ分子ポンプ２０ｂは、自動圧力制御器２０ａの下流に設けられている。ドライポンプ２０ｃは、バルブ２０ｄを介して処理容器１２内の空間に直結されている。また、ドライポンプ２０ｃは、バルブ２０ｅを介してターボ分子ポンプ２０ｂの下流に設けられている。
自動圧力制御器２０ａおよびターボ分子ポンプ２０ｂを含む排気系は、処理容器１２の底部に取り付けられている。また、自動圧力制御器２０ａおよびターボ分子ポンプ２０ｂを含む排気系は、保持構造体１８の直下に設けられている。したがって、このプラズマ処理装置１０では、保持構造体１８の周囲から排気系２０までの均一な排気の流れを形成することができる。これにより、効率の良い排気が達成され得る。また、処理容器１２内で生成されるプラズマを均一に拡散させることが可能である。
一実施形態において、処理容器１２内には、整流部材２６が設けられていてもよい。整流部材２６は、下端において閉じられた略筒形状を有している。この整流部材２６は、保持構造体１８を側方および下方から囲むように、処理容器１２の内壁面に沿って延在している。一例において、整流部材２６は、上部２６ａおよび下部２６ｂを有している。上部２６ａは、一定の幅を円筒形状を有しており、処理容器１２の中間部分１２ａの内壁面に沿って延在している。また、下部２６ｂは、上部２６ａの下方において当該上部２６ａに連続している。下部２６ｂは、処理容器１２の内壁面に沿って徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有しており、その下端において平板状をなしている。この下部２６ｂには、多数の開口（貫通孔）が形成されている。この整流部材２６によれば、当該整流部材２６の内側、即ちウエハＷが収容される空間と、当該整流部材２６の外側、即ち排気側の空間との間に圧力差を形成することができ、ウエハＷが収容される空間におけるガスの滞留時間を調整することが可能となる。また、均等な排気が実現され得る。
バイアス電力供給部２２は、ウエハＷにイオンを引き込むためのバイアス電圧および高周波バイアス電力を選択的に保持構造体１８に印加するよう構成されている。一実施形態では、バイアス電力供給部２２は、第１電源２２ａおよび第２電源２２ｂを有している。第１電源２２ａは、保持構造体１８に印加するバイアス電圧として、パルス変調された直流電圧（以下、「変調直流電圧」という）を発生する。図３は、パルス変調された直流電圧を示す図である。図３に示すように、変調直流電圧は、電圧値が高レベルをとる期間ＴＨと低レベルをとる期間ＴＬが交互に繰り返す電圧である。変調直流電圧は、例えば、０〜１２００［Ｖ］の範囲内の電圧値に設定され得る。変調直流電圧の高レベルの電圧値は、当該電圧値の範囲内において設定される電圧値であり、変調直流電圧の高レベルの電圧値は、当該高レベルの電圧値よりも低い電圧値である。図３に示すように、期間ＴＨと当該期間ＴＨに連続する期間ＴＬとの合計が１周期ＴＣを構成する。また、変調直流電圧のパルス変調の周波数は、１／ＴＣである。パルス変調の周波数は、任意に設定され得るが、イオンの加速を可能とするシースを形成することが可能な周波数であり、例えば、４００［ｋＨｚ］である。また、オン・デューティ比、即ち、１周期ＴＣにおいて期間ＴＨが占める比率は、１０〜９０％の範囲内の比率である。
第２電源２２ｂは、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波バイアス電力を保持構造体１８に供給するよう構成されている。この高周波バイアス電力の周波数は、イオンをウエハＷに引き込むのに適した任意の周波数であり、例えば、４００［ｋＨｚ］である。プラズマ処理装置１０では、第１電源２２ａからの変調直流電圧と第２電源２２ｂからの高周波バイアス電力を選択的に保持構造体１８に供給することができる。変調直流電圧と高周波バイアス電力の選択的な供給は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
制御部Ｃｎｔは、例えば、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。プラズマ処理装置１０の各部は、制御部Ｃｎｔからの制御信号により制御される。
以下、ガス供給系１４、プラズマ源１６、保持構造体１８のそれぞれについて詳細に説明する。
［ガス供給系］
ガス供給系１４は、上述したように第１のガス供給部１４ａ、および第２のガス供給部１４ｂを有している。第１のガス供給部１４ａは、一以上のガス吐出孔１４ｅを介して処理容器１２内の第１の処理ガスを供給する。また、第２のガス供給部１４ｂは、一以上のガス吐出孔１４ｆを介して処理容器１２内の第２の処理ガスを供給する。ガス吐出孔１４ｅは、ガス吐出孔１４ｆよりも、プラズマ源１６に近い位置に設けられている。したがって、第１の処理ガスは第２の処理ガスよりもプラズマ源１６に近い位置に供給される。なお、図１および図２においては、ガス吐出孔１４ｅおよびガス吐出孔１４ｆそれぞれの個数は、「１」であるが、複数のガス吐出孔１４ｅ、および複数のガス吐出孔１４ｆが設けられていてもよい。複数のガス吐出孔１４ｅは、軸線ＰＸに対して周方向に均等に配列されていてもよい。また、複数のガス吐出孔１４ｆも、軸線ＰＸに対して周方向に均等に配列されていてもよい。
一実施形態では、ガス吐出孔１４ｅによってガスが吐出される領域とガス吐出孔１４ｆによってガスが吐出される領域との間に、仕切板、所謂イオントラップが設けられていてもよい。これにより、第１の処理ガスのプラズマからウエハＷに向かうイオンの量を調整することが可能となる。
第１のガス供給部１４ａは、一以上のガスソース、一以上の流量制御器、一以上のバルブを有し得る。したがって、第１のガス供給部１４ａの一以上のガスソースからの第１の処理ガスの流量は調整可能となっている。また、第２のガス供給部１４ｂは、一以上のガスソース、一以上の流量制御器、一以上のバルブを有し得る。したがって、第２のガス供給部１４ｂの一以上のガスソースからの第２の処理ガスの流量は調整可能となっている。第１のガス供給部１４ａからの第１の処理ガスの流量および当該第１の処理ガスの供給のタイミング、並びに、第２のガス供給部１４ｂからの第２の処理ガスの流量および当該第２の処理ガスの供給のタイミングは、制御部Ｃｎｔによって個別に調整される。
以下、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスについて、三つの例を説明する。これら三つの例に係る第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの利用態様を説明するために、まず、被処理体の例について、図４を参照しつつ説明する。図４は、被処理体の一例を示す断面図である。図４に示すウエハＷは、当該ウエハＷからＭＴＪ構造を有するＭＲＡＭ素子を作成することができる被処理体であり、ＭＲＡＭ素子を構成する多層膜を含んでいる。具体的に、ウエハＷは、下地層Ｌ１、下部磁性層Ｌ２、絶縁層Ｌ３、上部磁性層Ｌ４、およびマスクＭＳＫを有している。
下地層Ｌ１は、下部電極層Ｌ１１、反強磁性層Ｌ１２、強磁性層Ｌ１３、および、非磁性層Ｌ１４を含んでいる。下部電極層Ｌ１１は、例えば、Ｔａから構成され得る。反強磁性層Ｌ１２は、下部電極層Ｌ１１上に設けられており、例えば、ＰｔＭｎから構成され得る。即ち、下地層Ｌ１は、ＰｔＭｎ層を含み得る。強磁性層Ｌ１３は、反強磁性層Ｌ１２上に設けられており、例えば、ＣｏＦｅから構成され得る。また、非磁性層Ｌ１４は、強磁性層Ｌ１３上に設けられており、例えば、Ｒｕから構成され得る。
下部磁性層Ｌ２、絶縁層Ｌ３、および上部磁性層Ｌ４は、ＭＴＪ構造を形成する多層膜である。下部磁性層Ｌ２は、非磁性層Ｌ１４上に設けられており、例えば、ＣｏＦｅＢから構成され得る。なお、強磁性層Ｌ１３、非磁性層Ｌ１４、および下部磁性層Ｌ２は、磁化固定層を構成する。絶縁層Ｌ３は、下部磁性層Ｌ２と上部磁性層Ｌ４との間に設けられており、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から構成され得る。また、上部磁性層Ｌ４は、絶縁層Ｌ３上に設けられており、例えば、ＣｏＦｅＢから構成され得る。
マスクＭＳＫは、上部磁性層Ｌ４上に設けられている。マスクＭＳＫは、第１層Ｌ２１および第２層Ｌ２２を含み得る。第１層Ｌ２１は、上部磁性層Ｌ４上に設けられており、例えば、Ｔａから構成され得る。第２層Ｌ２２は、第１層Ｌ２１上に設けられており、例えば、ＴｉＮから構成され得る。このウエハＷは、マスクＭＳＫに覆われていない領域において上部磁性層Ｌ４から反強磁性層Ｌ１２までの多層膜がエッチングされる。以下、かかるウエハＷを例にとって、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの三つの例について説明する。
第１例において、第１の処理ガスは、希ガスであり得る。希ガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、またはＸｅガスである。また、第１の処理ガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、およびＸｅガスのうちから選択されるガスであり得る。例えば、プラズマ処理装置１０を用いて図４に示したウエハＷの多層膜をエッチングする際には、各層のエッチングに適した希ガスが選択される。
また、第１例において、第２の処理ガスは、水素含有ガスであり得る。水素含有ガスとしては、ＣＨ４ガス、またはＮＨ３ガスが例示される。このような第２の処理ガスに由来する水素の活性種は、多層膜中に含まれる物質、即ち金属を還元作用によってエッチングし易い状態に改質する。また、ＣＨ４ガスに含まれる炭素、またはＮＨ３ガスに含まれる窒素は、マスクＭＳＫを構成する材料と結合して金属化合物を形成する。これにより、マスクＭＳＫが強固になって、多層膜のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］（「ｍｉｎ」は時間の分を意味する、以下同様）に対して当該マスクＭＳＫのエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］が小さくなる。その結果、ウエハＷにおけるマスクＭＳＫ以外の多層膜を構成する層のエッチングの選択性を向上させることが可能となる。
かかる第１例においては、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスは、プラズマ源１６によって励起され得る。この第１例では、制御部Ｃｎｔによる制御により、プラズマ生成時の第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの供給量が個別に制御される。
第２例では、第１の処理ガスは、プラズマ源１６によって発生させたプラズマによって解離しラジカルを生成する分解性のガスであり得る。第１の処理ガスに由来するラジカルは、還元反応、酸化反応、塩化反応またはフッ化反応を起こすラジカルであってもよい。第１の処理ガスは、水素元素、酸素元素、塩素元素またはフッ素元素を含有するガスであってもよい。具体的には、第１の処理ガスは、Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＣＨ４、またはＳＦ６等であってもよい。還元反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、Ｈ２等が例示される。酸化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、Ｏ２等が例示される。塩化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、ＢＣｌ３、Ｃｌ２等が例示される。フッ化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６等が例示される。
また、第２例では、第２の処理ガスは、プラズマに晒すことなくエッチング対象の物質と反応するガスであり得る。この第２処理ガスとしては、例えば、エッチング対象の物質との反応が保持構造体１８の温度に依存するガスを含んでもよい。具体的に、このような第２の処理ガスには、ＨＦ、Ｃｌ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｏ、ＰＦ３、Ｆ２、ＣｌＦ３、ＣＯＦ２、シクロペンタジエンまたはＡｍｉｄｉｎａｔｏ等が用いられる。また、第２処理ガスは、電子供与性ガスを含み得る。電子供与性ガスとは、一般的には、電気陰性度またはイオン化ポテンシャルが大きく異なる原子で構成されるガス、或いは、孤立電子対を持つ原子を含むガスをいう。電子供与性ガスは、他の化合物に電子を与えやすい性質を有する。例えば、電子供与性ガスは、金属化合物等と配位子として結合し蒸発する性質を有する。電子供与性ガスとしては、ＳＦ６、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、ＰＢｒ３、ＰＩ３、ＣＦ４、ＡｓＨ３、ＳｂＨ３、ＳＯ３、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＳｅＨ２、ＴｅＨ２、Ｃｌ３Ｆ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等、または、カルボニル基を含有するガスが例示される。
この第２例の第１の処理ガスおよび第２の処理ガスは、図４に示したウエハＷの多層膜のエッチングによって発生する堆積物の除去に利用することができる。具体的には、当該堆積物を第１の処理ガスに由来するラジカルによって改質し、次いで、改質された堆積物と第２の処理ガスとの反応を生じさせる。これにより、堆積物を容易に排気することが可能となる。かかる第２例では、第１の処理ガスおよび第２の処理ガスは、交互に供給され得る。第１の処理ガスの供給時にはプラズマ源１６によってプラズマが生成され、第２のガスの供給時にはプラズマ源１６によるプラズマの生成が停止される。このような第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの供給は制御部Ｃｎｔによって制御される。即ち、第２例においては、プラズマ生成時およびプラズマ消滅時のプラズマ状態に応じた第１の処理ガスの供給量および第２の処理ガスの供給量は、制御部Ｃｎｔによる第１のガス供給部１４ａおよび第２のガス供給部１４ｂの制御によって実現され得る。
［プラズマ源］
図５は、一実施形態のプラズマ源を示す図であり、図１のＹ方向から視たプラズマ源を示す図である。また、図６は、一実施形態のプラズマ源を示す図であり、鉛直方向から視たプラズマ源を示している。図１および図５に示すように、処理容器１２の天部には開口が設けられており、当該開口は、誘電体板１９４によって閉じられている。誘電体板１９４は、板状体であり、石英ガラス、またはセラミックから構成されている。プラズマ源１６は、この誘電体板１９４上に設けられている。
より具体的には、図５および図６に示すように、プラズマ源１６は、高周波アンテナ１４０、およびシールド部材１６０を有している。高周波アンテナ１４０は、シールド部材１６０によって覆われている。一実施形態では、高周波アンテナ１４０は、内側アンテナ素子１４２Ａ、および外側アンテナ素子１４２Ｂを含んでいる。内側アンテナ素子１４２Ａは、外側アンテナ素子１４２Ｂよりも軸線ＰＸの近くに設けられている。換言すると、外側アンテナ素子１４２Ｂは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲むように、当該内側アンテナ素子１４２Ａの外側に設けられている。内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂの各々は、例えば銅、アルミニウム、ステンレス等の導体から構成されており、軸線ＰＸを中心に螺旋状に延在している。
内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂは共に、複数の挟持体１４４に挟持されて一体となっている。複数の挟持体１４４は、例えば、棒状の部材であり、軸線ＰＸに対して放射状に配置されている。
シールド部材１６０は、内側シールド壁１６２Ａおよび外側シールド壁１６２Ｂを有している。内側シールド壁１６２Ａは、鉛直方向に延在する筒形状を有しており、内側アンテナ素子１４２Ａと外側アンテナ素子１４２Ｂの間に設けられている。この内側シールド壁１６２Ａは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲んでいる。また、外側シールド壁１６２Ｂは、鉛直方向に延在する筒形状を有しており、外側アンテナ素子１４２Ｂを囲むように設けられている。
内側アンテナ素子１４２Ａ上には、内側シールド板１６４Ａが設けられている。内側シールド板１６４Ａは、円盤形状を有しており、内側シールド壁１６２Ａの開口を塞ぐように設けられている。また、外側アンテナ素子１４２Ｂ上には、外側シールド板１６４Ｂが設けられている。外側シールド板１６４Ｂは、環状板であり、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂとの間の開口を塞ぐように設けられている。
内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂにはそれぞれ、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂが接続されている。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂは、プラズマ生成用の高周波電源である。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂは、内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂのそれぞれに、同じ周波数または異なる周波数の高周波電力を供給する。例えば、内側アンテナ素子１４２Ａに高周波電源１５０Ａから所定の周波数（例えば４０［ＭＨｚ］）の高周波電力を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハＷ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成される。また、外側アンテナ素子１４２Ｂに高周波電源１５０Ｂから所定の周波数（例えば６０［ＭＨｚ］）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハＷ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成される。これらのプラズマによって、処理ガスからラジカルが生成される。
なお、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから出力される高周波電力の周波数は、上述した周波数に限られるものではない。例えば、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから出力される高周波電力の周波数は、１３．５６［ＭＨｚ］、２７［ＭＨｚ］、４０「ＭＨｚ」、６０［ＭＨｚ］といった様々な周波数であってもよい。但し、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから出力される高周波に応じて内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂの電気的長さを調整する必要がある。
このプラズマ源１６は、１［ｍＴｏｒｒ］（０．１３３３［Ｐａ］）の圧力の環境下においても処理ガスのプラズマを着火することが可能である。低圧環境下では、プラズマ中のイオンの平均自由行程が大きくなる。したがって、希ガス原子のイオンのスパッタリングによるエッチングが可能となる。また、低圧環境下では、エッチングされた物質がウエハＷに再付着することを抑制しつつ、当該物質を排気することが可能である。
［保持構造体］
図７および図８は、一実施形態に係る保持構造体を示す断面図である。図７には、Ｙ方向（図１参照）から視た保持構造体の断面図が示されており、図８には、Ｘ方向（図１参照）から視た保持構造体の断面図が示されている。図７および図８に示すように、保持構造体１８は、保持部３０、容器部４０、および傾斜軸部５０を有している。
保持部３０は、ウエハＷを保持し、第２軸線ＡＸ２中心に回転することによって、ウエハＷを回転させる機構である。なお、上述したように、第２軸線ＡＸ２は、保持構造体１８が傾斜していない状態では、軸線ＰＸと一致する。この保持部３０は、静電チャック３２、下部電極３４、回転軸部３６、および絶縁部材３５を有している。
静電チャック３２は、その上面３２ａにおいてウエハＷを保持するように構成されている。静電チャック３２は、第２軸線ＡＸ２をその中心軸線とする略円盤形状を有しており、絶縁膜の内層として設けられた電極膜を有している。静電チャック３２は、電極膜に電圧が印加されることにより、静電力を発生する。この静電力により、静電チャック３２は、その上面３２ａに載置されたウエハＷを吸着する。この静電チャック３２とウエハＷとの間には、Ｈｅガスといった伝熱ガスが供給されるようになっている。また、静電チャック３２内には、ウエハＷを加熱するためのヒータが内蔵されていてもよい。かかる静電チャック３２は、下部電極３４上に設けられている。
下部電極３４は、第２軸線ＡＸ２をその中心軸線とする略円盤形状を有している。一実施形態では、下部電極３４は、第１部分３４ａおよび第２部分３４ｂを有している。第１部分３４ａは、第２軸線ＡＸ２に沿って延在する下部電極３４の中央側の部分であり、第２部分３４ｂは、第１部分３４ａよりも第２軸線ＡＸ２から離れて、即ち、第１部分３４ａよりも外側で延在する部分である。第１部分３４ａの上面および第２部分３４ｂの上面は連続しており、第１部分３４ａの上面および第２部分３４ｂの上面によって下部電極３４の略平坦な上面が構成されている。この下部電極３４の上面には、静電チャック３２が接している。また、第１部分３４ａは、第２部分３４ｂよりも下方に突出して、円柱状をなしている。即ち、第１部分３４ａの下面は、第２部分３４ｂの下面よりも下方において延在している。この下部電極３４は、アルミニウムといった導体から構成されている。下部電極３４は、上述したバイアス電力供給部２２と電気的に接続される。即ち、下部電極３４には、第１電源２２ａからの変調直流電圧、および第２電源２２ｂからの高周波バイアス電力が選択的に供給可能となっている。また、下部電極３４には、冷媒流路３４ｆが設けられている。この冷媒流路３４ｆに冷媒が供給されることにより、ウエハＷの温度が制御されるようになっている。この下部電極３４は、絶縁部材３５上に設けられている。
絶縁部材３５は、石英、アルミナといった絶縁体から構成されており、中央において開口した略円盤形状を有している。一実施形態では、絶縁部材３５は、第１部分３５ａおよび第２部分３５ｂを有している。第１部分３５ａは、絶縁部材３５の中央側の部分であり、第２部分３５ｂは、第１部分３５ａよりも第２軸線ＡＸ２から離れて、即ち、第１部分３５ａよりも外側で延在する部分である。第１部分３５ａの上面は、第２部分３５ｂの上面よりも下方で延在しており、また、第１部分３５ａの下面も第２部分３５ｂの下面よりも下方で延在している。絶縁部材３５の第２部分３５ｂの上面は、下部電極３４の第２部分３４ｂの下面に接している。一方、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面は、下部電極３４の下面から離間している。
回転軸部３６は、略円柱形状を有しており、下部電極３４の下面に結合されている。具体的には、下部電極３４の第１部分３４ａの下面に結合されている。回転軸部３６の中心軸線は、第２軸線ＡＸ２と一致している。この回転軸部３６に対して回転力が与えられることにより、保持部３０が回転するようになっている。
このような種々の要素によって構成される保持部３０は、容器部４０と共に保持構造体１８の内部空間として中空の空間を形成している。容器部４０は、上側容器部４２、および外側容器部４４を含んでいる。上側容器部４２は、略円盤形状を有している。上側容器部４２の中央には、回転軸部３６が通る貫通孔が形成されている。この上側容器部４２は、絶縁部材３５の第２部分３５ｂの下方において、当該第２部分３５ｂに対して僅かな間隙を提供するように設けられている。また、上側容器部４２の下面周縁には、外側容器部４４の上端が結合している。外側容器部４４は、下端において閉塞された略円筒形状を有している。
容器部４０と回転軸部３６との間には、磁性流体シール部５２が設けられている。磁性流体シール部５２は、内輪部５２ａおよび外輪部５２ｂを有している。内輪部５２ａは、回転軸部３６と同軸に延在する略円筒形状を有しており、回転軸部３６に対して固定されている。また、内輪部５２ａの上端部は、絶縁部材３５の第１部分３５ａの下面に結合している。この内輪部５２ａは、回転軸部３６と共に第２軸線ＡＸ２中心に回転するようになっている。外輪部５２ｂは、略円筒形状を有しており、内輪部５２ａの外側において当該内輪部５２ａと同軸に設けられている。外輪部５２ｂの上端部は、上側容器部４２の中央側部分の下面に結合している。これら内輪部５２ａと外輪部５２ｂとの間には、磁性流体５２ｃが介在している。また、磁性流体５２ｃの下方において、内輪部５２ａと外輪部５２ｂとの間には、軸受５３が設けられている。この磁性流体シール部５２は、保持構造体１８の内部空間を気密に封止する封止構造を提供している。この磁性流体シール部５２により、保持構造体１８の内部空間は、プラズマ処理装置１０の空間Ｓから分離される。なお、プラズマ処理装置１０では、保持構造体１８の内部空間は大気圧に維持される。
一実施形態では、磁性流体シール部５２と回転軸部３６との間に、第１部材３７および第２部材３８が設けられている。第１部材３７は、回転軸部３６の外周面の一部分、即ち、後述する第３筒状部３６ｄの上側部分の外周面および下部電極３４の第１部分３４ａの外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。また、第１部材３７の上端は、下部電極３４の第２部分３４ｂの下面に沿って延在する環状板形状を有している。この第１部材３７は、第３筒状部３６ｄの上側部分の外周面、並びに、下部電極３４の第１部分３４ａの外周面および第２部分３４ｂの下面に接している。
第２部材３８は、回転軸部３６の外周面、即ち、第３筒状部３６ｄの外周面、および第１部材３７の外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。第２部材３８の上端は、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面に沿って延在する環状板形状を有している。第２部材３８は、第３筒状部３６ｄの外周面、第１部材３７の外周面、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面、および、磁性流体シール部５２の内輪部５２ａの内周面に接している。この第２部材３８と絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面との間には、Ｏリングといった封止部材３９ａが介在している。また、第２部材３８と磁性流体シール部５２の内輪部５２ａの内周面との間には、Ｏリングといった封止部材３９ｂおよび封止部材３９ｃが介在している。かかる構造により、回転軸部３６と磁性流体シール部５２の内輪部５２ａとの間が封止される。これにより、回転軸部３６と磁性流体シール部５２との間に間隙が存在していても、保持構造体１８の内部空間が、プラズマ処理装置１０の空間Ｓから分離される。
外側容器部４４には、第１軸線ＡＸ１に沿って開口が形成されている。外側容器部４４に形成された開口には、接続部１２ｂを介して傾斜軸部５０の内側端部が嵌め込まれている。接続部１２ｂは、蛇腹状の形状を有しており、伸縮可能である。接続部１２ｂは処理容器１２内の気密性を維持できる。傾斜軸部５０は、略円筒形状を有しており、その中心軸線は第１軸線ＡＸ１と一致している。傾斜軸部５０は、図１に示すように、処理容器１２の外側まで延在している。傾斜軸部５０の両方の外側端部には、上述した駆動装置２４が結合されている。駆動装置２４は、傾斜軸部５０の両方の外側端部を軸支している。駆動装置２４によって傾斜軸部５０が回転されることにより、保持構造体１８が第１軸線ＡＸ１中心に回転し、その結果、保持構造体１８が軸線ＰＸに対して傾斜するようになっている。例えば、保持構造体１８は、軸線ＰＸに対する第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］が少なくとも０〜６０［度］以内の範囲の角度をなすように傾斜され得るが、ウエハＷがプラズマに暴露される環境に配置される態様であれば第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］が０〜６０［度］の範囲に限られずに０〜３６０［度］の範囲で傾斜可能である（すなわち保持構造体１８が第１軸線ＡＸ１中心に一回転することが可能である）。
傾斜軸部５０は、蛇腹状の形状で伸縮可能な接続部１２ｂと駆動装置２４とによって、傾斜軸部５０（第１軸線ＡＸ１）の向きを変えずに、軸線ＰＸに沿って、処理容器１２の天井側と底部側との間で平行移動が可能である。軸線ＰＸに沿った傾斜軸部５０の当該平行移動によっても、傾斜軸部５０の中心軸線である第１軸線ＡＸ１は、軸線ＰＸに垂直であり、軸線ＰＸと交差し、ＺＸ面に含まれる。傾斜軸部５０の当該平行移動によって、軸線ＰＸと第１軸線ＡＸ１と第２軸線ＡＸ２との交差点ＸＯは、軸線ＰＸを移動する。すなわち、処理容器１２では、第２軸線ＡＸ２と軸線ＰＸとの交差点ＸＯの位置を軸線ＰＸに沿って移動させることができる。傾斜軸部５０（第１軸線ＡＸ１）の当該平行移動によって、交差点ＸＯと水平基準面ＦＡ１との間の距離Ｌは、増減する。
一実施形態では、第１軸線ＡＸ１は、第２軸線ＡＸ２方向における保持構造体１８の中心位置を含んでいる。この実施形態では、傾斜軸部５０は、保持構造体１８の当該中心を通る第１軸線ＡＸ１上で延在している。
別の実施形態では、第１軸線ＡＸ１は、第２軸線ＡＸ２方向における保持構造体１８の中心と保持部３０の上面との間の位置を含んでいる。即ち、この実施形態では、傾斜軸部５０は、保持構造体１８の中心よりも保持部３０側に偏った位置で延在している。この実施形態によれば、保持構造体１８の傾斜時に、プラズマ源１６からウエハＷの各位置までの距離差を低減することができる。したがって、エッチングの面内均一性が更に向上される。
更に別の実施形態では、第１軸線ＡＸ１は、保持構造体１８の重心を含んでいる。この実施形態では、傾斜軸部５０は、当該重心を含む第１軸線ＡＸ１上で延在している。この実施形態によれば、駆動装置２４に要求されるトルクが小さくなり、当該駆動装置２４の制御が容易となる。
図７および図８に戻り、傾斜軸部５０の内孔には、種々の電気系統用の配線、伝熱ガス用の配管、および、冷媒用の配管が通されている。これらの配線および配管は、回転軸部３６に連結されている。
回転軸部３６は、柱状部３６ａ、第１筒状部３６ｂ、第２筒状部３６ｃ、および第３筒状部３６ｄを有している。柱状部３６ａは、略円柱形状を有しており、第２軸線ＡＸ２上で延在している。柱状部３６ａは、静電チャック３２の電極膜に電圧を印加するための配線である。柱状部３６ａは、スリップリングといったロータリーコネクタ５４を介して配線６０に接続されている。配線６０は、保持構造体１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。この配線６０は、処理容器１２の外部においてスイッチを介して電源６２（図１参照）に接続されている。
第１筒状部３６ｂは、柱状部３６ａの外側において当該柱状部３６ａと同軸に設けられている。第１筒状部３６ｂは、下部電極３４に変調直流電圧および高周波バイアス電力を供給するための配線である。第１筒状部３６ｂは、ロータリーコネクタ５４を介して配線６４に接続されている。配線６４は、保持構造体１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。この配線６４は、処理容器１２の外部においてバイアス電力供給部２２の第１電源２２ａおよび第２電源２２ｂに接続されている。なお、第２電源２２ｂと配線６４との間には、インピーダンスマッチング用の整合器が設けられ得る。
第２筒状部３６ｃは、第１筒状部３６ｂの外側において当該第１筒状部３６ｂと同軸に設けられている。一実施形態では、上述のロータリーコネクタ５４内には軸受５５が設けられており。当該軸受５５は第２筒状部３６ｃの外周面に沿って延在している。この軸受５５は、第２筒状部３６ｃを介して回転軸部３６を支持している。上述した軸受５３は回転軸部３６の上側部分を支持しているのに対して、軸受５５は回転軸部３６の下側部分を支持している。このように二つの軸受５３および軸受５５によって、回転軸部３６がその上側部分および下側部分の双方において支持されるので、回転軸部３６を第２軸線ＡＸ２中心に安定して回転させることが可能である。
第２筒状部３６ｃには、伝熱ガス供給用のガスラインが形成されている。このガスラインは、スイベルジョイントといった回転継手を介して配管６６に接続されている。配管６６は、保持構造体１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。この配管６６は、処理容器１２の外部において伝熱ガスのソース６８（図１参照）に接続されている。
第３筒状部３６ｄは、第２筒状部３６ｃの外側において当該第２筒状部３６ｃと同軸に設けられている。この第３筒状部３６ｄには、冷媒流路３４ｆに冷媒を供給する得ための冷媒供給ライン、および冷媒流路３４ｆに供給された冷媒を回収する冷媒回収ラインが形成されている。冷媒供給ラインは、スイベルジョイントといった回転継手７０を介して配管７２に接続されている。また、冷媒回収ラインは回転継手７０を介して配管７４に接続されている。配管７２および配管７４は、保持構造体１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。そして、配管７２および配管７４は、処理容器１２の外部においてチラーユニット７６（図１参照）に接続されている。
また、図８に示すように、保持構造体１８の内部空間には、回転モータ７８が設けられている。回転モータ７８は、回転軸部３６を回転させるための駆動力を発生する。一実施形態では、回転モータ７８は、回転軸部３６の側方に設けられている。この回転モータ７８は、回転軸部３６に取り付けられたプーリ８０に伝導ベルト８２を介して連結されている。これにより、回転モータ７８の回転駆動力が回転軸部３６に伝達され、保持部３０が第２軸線ＡＸ２中心に回転する。保持部３０の回転数は、例えば、５０［ｒｐｍ］以下の範囲内にある。例えば、保持部３０は、プロセス中に１０［ｒｍｐ］の回転数で回転される。なお、回転モータ７８に電力を供給するための配線は、傾斜軸部５０の内孔を通って処理容器１２の外部まで引き出され、処理容器１２の外部に設けられたモータ用電源に接続される。以下の説明において、特に言及しない限り、保持部３０の回転数［ｒｐｍ］は同一の値（例えば１０［ｒｐｍ］）であるとする。
このように、保持構造体１８は、大気圧に維持可能な内部空間に多様な機構を設けることが可能である。また、保持構造体１８は、その内部空間に収めた機構と処理容器１２の外部に設けた電源、ガスソース、チラーユニット等の装置とを接続するための配線または配管を処理容器１２の外部まで引き出すことが可能であるように構成されている。なお、上述した配線および配管に加えて、処理容器１２の外部に設けられたヒータ電源と静電チャック３２に設けられたヒータとを接続する配線が、保持構造体１８の内部空間から処理容器１２の外部まで傾斜軸部５０の内孔を介して引き出されていてもよい。
また、図４に示した多層膜の各層のエッチング中には、エッチングによって削られた物質（即ち、金属）が排気されずに、エッチングによって形成された形状の表面、特に側面に付着する。プラズマ処理装置１０によれば、このように側面に形成された堆積物を除去する際に、保持構造体１８を傾斜させ、且つ、ウエハＷを保持した保持部３０を第２軸線ＡＸ２中心に回転させることができる。これにより、エッチングによって形成された形状の側面の全領域に向けてイオンを入射させることができ、ウエハＷに対するイオンの入射の面内均一性を向上させることが可能である。その結果、エッチングによって形成された形状の側面の全領域において、当該側面に付着した堆積物を除去することが可能となり、当該形状の垂直性を高めることが可能である。また、堆積物の除去をウエハＷの面内で均一に行うことが可能であり、エッチングによって形成される形状の面内均一性が向上される。
以下、図４に示したウエハＷの多層膜をエッチングする方法の一実施形態について説明する。図９は、一実施形態に係る多層膜をエッチングする方法を示す流れ図である。図９に示す方法ＭＴは、図１等に示したプラズマ処理装置１０を用いて実施することが可能である。方法ＭＴは、プラズマ処理装置１０を用いて被処理体であるウエハＷの多層膜をエッチングする方法である。より具体的には、方法ＭＴは、図４に示したウエハＷの多層膜中の各層を、そのエッチングに適したエネルギーをもつイオンを利用してエッチングするものである。
図９に示す方法ＭＴは、図１４および図１５を参照して説明した上記の特性を少なくとも部分的に利用する。以下、図９と共に、図１０〜図１４を参照しつつ、方法ＭＴについて詳細に説明する。図１０〜図１４は、方法ＭＴの各工程中または各工程後の被処理体の状態を示す断面図である。なお、以下の説明においては、プラズマ処理装置１０が方法ＭＴの実施に用いられるものとする。しかしながら、保持構造体を傾斜させ且つウエハＷを保持する保持部を回転させることができ、バイアス電力供給部から変調直流電圧を保持構造体に印加させることができるプラズマ処理装置であれば、任意のプラズマ処理装置を方法ＭＴの実施に用いることが可能である。
方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴ１において、図４に示したウエハＷが準備され、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内に収容される。そして、保持部３０の静電チャック３２によってウエハＷが保持される。
続く工程ＳＴ２では、上部磁性層Ｌ４がエッチングされる。工程ＳＴ２では、処理容器１２内に、希ガスおよび水素含有ガスが供給される。一実施形態において、希ガスは、アルゴンの原子番号よりも大きい原子番号を有する希ガスであり、例えば、Ｋｒガスである。また、水素含有ガスは、例えば、ＣＨ４ガスまたはＮＨ３ガスである。
また、工程ＳＴ２では、排気系２０により、処理容器１２内の空間Ｓの圧力が所定の圧力に減圧される。例えば、処理容器１２内の空間Ｓの圧力は、０．４［ｍＴｏｒｒ］（０．５［Ｐａ］）〜２０［ｍＴｏｒｒ］（２．６６６［Ｐａ］）の範囲内の圧力に設定される。また、工程ＳＴ２では、プラズマ源１６によって希ガスおよび水素含有ガスが励起される。このため、プラズマ源１６の高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂは内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂに、例えば、２７．１２［ＭＨｚ］または４０．６８［ＭＨｚ］の周波数、且つ、１０〜３０００［Ｗ］の範囲内の電力値の高周波電力を供給する。また、工程ＳＴ２では、変調直流電圧が保持構造体１８（下部電極３４）に印加される。この直流電圧の電圧値は、マスクＭＳＫおよび絶縁層Ｌ３のエッチングを抑制するために、比較的低い電圧値に設定される。例えば、この直流電圧の電圧値は、３００［Ｖ］以下の電圧値、例えば２００［Ｖ］に設定される。また、この直流電圧の変調周波数は、例えば、４００［ｋＨｚ］に設定される。さらに、この直流電圧のパルス変調のオン・デューティ比は、１０〜９０％の範囲の比に設定される。
工程ＳＴ２では、上述した条件で生成されたイオンが、変調直流電圧によって発生するシースにより加速されて上部磁性層Ｌ４に入射する。このイオンのエネルギーは、ＣｏおよびＦｅから構成される上部磁性層Ｌ４をエッチングするものの、ＴａおよびＴｉＮから構成されるマスクＭＳＫ、並びに、ＭｇＯから構成される絶縁層Ｌ３を実質的にはエッチングしない。したがって、工程ＳＴ２では、上部磁性層Ｌ４を、マスクＭＳＫおよび絶縁層Ｌ３に対して選択的にエッチングすることができる。また、工程ＳＴ２では、水素含有ガスに由来する水素の活性種が上部磁性層Ｌ４の表面を改質する。これにより、上部磁性層Ｌ４のエッチングが促進される。さらに、工程ＳＴ２では、水素含有ガス中の窒素または炭素とマスクＭＳＫとの反応により金属化合物が形成される。これにより、マスクＭＳＫが強固となり、マスクＭＳＫのエッチングが抑制される。
このような工程ＳＴ２の実行により、図１０の（ａ）に示すように上部磁性層Ｌ４はエッチングされるが、上部磁性層Ｌ４の構成物質、例えば、ＣｏおよびＦｅが排気されずにウエハＷの表面に付着し得る。当該構成物質は、例えば、マスクＭＳＫの側面、上部磁性層Ｌ４の側面、および、絶縁層Ｌ３の上面に付着する。その結果、図１０の（ａ）に示すように堆積物ＤＰ１が形成される。
なお、工程ＳＴ２では、上部磁性層Ｌ４に対し上記条件によってエッチングを行う期間内において、後述する保持構造体１８の回転処理も共に実施する。下記の工程ＳＴ５、工程ＳＴ７、工程ＳＴ９２においても、工程ＳＴ２の場合と同様に、それぞれの工程のエッチングを行う期間内において、後述する保持構造体１８の回転処理も共に実施する。保持構造体１８の回転処理については、後に詳述する。
続く工程ＳＴ３では、堆積物ＤＰ１が除去される。工程ＳＴ３における条件は、工程ＳＴ２の条件と同様であってもよい。即ち、工程ＳＴ３では、処理容器１２内にアルゴンの原子番号よりも大きい原子番号を有する希ガス、例えばＫｒガスと、水素含有ガスが供給される。また、プラズマ源１６によって希ガスおよび水素ガスが励起される。また、工程ＳＴ３では、保持構造体１８（下部電極３４）に変調直流電圧が印加される。したがって、図１０の（ｂ）部に示すように上部磁性層Ｌ４の側面の全領域およびマスクＭＳＫの側面の全領域において、堆積物ＤＰ１が除去される。また、工程ＳＴ３では、水素含有ガスに由来する水素の活性種が堆積物ＤＰ１を改質する。これにより、堆積物ＤＰ１の除去が促進される。
なお、工程ＳＴ２および工程ＳＴ３は、交互に複数回実行されてもよい。これにより、堆積物ＤＰ１が多量に形成される前に、当該堆積物ＤＰ１を除去しつつ上部磁性層Ｌ４をエッチングすることが可能となる。
続く工程ＳＴ４では、絶縁膜ＩＬが形成される。この絶縁膜ＩＬは、下部磁性層Ｌ２と上部磁性層Ｌ４との導通を防止するために形成される。具体的に、工程ＳＴ４では、成膜装置にウエハＷが搬送され、当該成膜装置内において図１１の（ａ）に示すようにウエハＷの表面上に絶縁膜ＩＬが形成される。この絶縁膜ＩＬは、例えば、窒化シリコンまたは酸化シリコンから構成され得る。次いで、マスクＭＳＫの上面に沿った領域、および、絶縁層Ｌ３の上面に沿った領域において絶縁膜ＩＬがエッチングされる。このエッチングには任意のプラズマ処理装置を利用することができる。例えば、当該エッチングには、プラズマ処理装置１０を用いることができる。また、このエッチングには、ハイドロフルオロカーボンガスまたはフルオロカーボンガスを含む処理ガスを用いることができる。このエッチングの結果、図１１の（ｂ）に示すように、マスクＭＳＫの側面および上部磁性層Ｌ４の側面に沿って絶縁膜ＩＬが残される。
続く工程ＳＴ５では、絶縁層Ｌ３がエッチングされる。工程ＳＴ５では、処理容器１２内に、希ガスおよび水素含有ガスが供給される。希ガスは、アルゴンの原子番号よりも大きい原子番号を有する希ガスであり、例えば、Ｋｒガスである。また、水素含有ガスは、例えば、ＣＨ４ガスまたはＮＨ３ガスである。また、工程ＳＴ５では、排気系２０により、処理容器１２内の空間Ｓの圧力が所定の圧力に減圧される。例えば、処理容器１２内の空間Ｓの圧力は、０．４［ｍＴｏｒｒ］（０．５［Ｐａ］）〜２０［ｍＴｏｒｒ］（２．６６６［Ｐａ］）の範囲内の圧力に設定される。また、工程ＳＴ５では、プラズマ源１６によって希ガスおよび水素含有ガスが励起される。このため、プラズマ源１６の高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂは内側アンテナ素子１４２Ａおよび外側アンテナ素子１４２Ｂに、例えば、２７．１２［ＭＨｚ］または４０．６８［ＭＨｚ］の周波数、且つ、１０〜３０００［Ｗ］の範囲内の電力値の高周波電力を供給する。
上述したように、絶縁層Ｌ３のエッチングでは、比較的高いイオンエネルギーのイオンをウエハＷに入射させる必要がある。このため、工程ＳＴ５では、工程ＳＴ２において保持構造体１８（下部電極３４）に印加される変調直流電圧よりも高い電圧値の変調直流電圧、または、高周波バイアス電力が、保持構造体（下部電極３４）に供給される。変調直流電圧が用いられる場合には、当該変調直流電圧のパルス変調のオン・デューティ比および変調周波数は工程ＳＴ２における直流電圧のパルス変調のオン・デューティ比および変調周波数と同様であってもよいが、当該直流電圧の電圧値は３００［Ｖ］よりも大きい電圧値に設定される。一方、高周波バイアス電力が用いられる場合には、当該高周波バイアス電力は、１００〜１５００［Ｗ］に設定され、その周波数は４００［ｋＨｚ］に設定され得る。
工程ＳＴ５では、上述した条件で生成されたイオンが絶縁層Ｌ３に入射する。このイオンは、絶縁層Ｌ３をエッチングし得るエネルギーを有し得る。また、工程ＳＴ５で用いられる水素含有ガスに由来する水素の活性種により絶縁層Ｌ３の構成物質が還元される。例えば、ＭｇＯが還元される。これにより、図１４を参照して説明したように、絶縁層Ｌ３は、高いスパッタイールドＳＹが得られるように改質される。その結果、絶縁層Ｌ３のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］が高められる。かかる工程ＳＴ５により、図１２の（ａ）に示すように、絶縁層Ｌ３がエッチングされる。この工程ＳＴ５では、絶縁層Ｌ３の構成物質が排気されずにウエハＷの表面に付着し得る。例えば、当該構成物質は、マスクＭＳＫの側面、上部磁性層Ｌ４の側面、絶縁層Ｌ３の側面、および下部磁性層Ｌ２の表面に付着する。その結果、堆積物ＤＰ２が形成される。
続く工程ＳＴ６では、堆積物ＤＰ２が除去される。工程ＳＴ６における条件は、工程ＳＴ５の条件と同様である。かかる工程ＳＴ６によれば、イオンを効率良く堆積物ＤＰ２に入射させることができるので、図１２の（ｂ）に示すように、堆積物ＤＰ２を除去することが可能となる。また、水素含有ガスを用いることにより、堆積物ＤＰ２を改質して、当該堆積物ＤＰ２の除去を促進することが可能となる。
なお、工程ＳＴ５と工程ＳＴ６とは、交互に複数回数実行されてもよい。これにより、堆積物ＤＰ２が多量に形成される前に、当該堆積物ＤＰ２を除去しつつ絶縁層Ｌ３をエッチングすることが可能となる。
続く工程ＳＴ７では、図１３の（ａ）に示すように、下部磁性層Ｌ２がエッチングされ、続く工程ＳＴ８では、工程ＳＴ６のエッチングによって発生する堆積物ＤＰ３が、図１３の（ｂ）に示すように、除去される。下部磁性層Ｌ２は上部磁性層Ｌ４と同様の物質から構成されているので、一実施形態では、工程ＳＴ７の条件は工程ＳＴ２と同様の条件であってもよい。また、工程ＳＴ８の条件は工程ＳＴ３と同様の条件であってもよい。また、工程ＳＴ７と工程ＳＴ８とは交互に複数回実行されてもよい。即ち、工程ＳＴ７および工程ＳＴ８の双方において、希ガス（例えば、Ｋｒガス）および水素含有ガスのプラズマが生成され、保持構造体１８の下部電極３４に変調直流電圧が印加される。変調直流電圧の電圧値は、３００［Ｖ］以下、例えば、２００［Ｖ］である。
或いは、別の実施形態では、工程ＳＴ７の条件は工程ＳＴ５と同様であってもよく、工程ＳＴ８の条件は工程ＳＴ６と同様であってもよい。即ち、工程ＳＴ７および工程ＳＴ８の双方において、希ガス（例えば、Ｋｒガス）および水素含有ガスのプラズマが生成され、保持構造体１８の下部電極３４に比較的高い電圧値、例えば、３００［Ｖ］よりも大きい変調直流電圧、または、高周波バイアス電力が供給される。また、工程ＳＴ８では、保持構造体１８が傾斜状態に設定され、保持部３０が回転される。なお、工程ＳＴ７の全期間中の一部において、保持構造体１８が傾斜状態に設定され、保持部３０が回転されてもよい。この実施形態では、絶縁層Ｌ３と下部磁性層Ｌ２とを同様の条件で一括してエッチングすることが可能となる。
続く工程ＳＴ９では、下地層Ｌ１がエッチングされる。一実施形態では、下地層Ｌ１の非磁性層Ｌ１４から反強磁性層Ｌ１２が下部電極層Ｌ１１の表面（上面）までエッチングされる。
図１５は、工程ＳＴ９の一実施形態を示す流れ図である。図１５に示すように、一実施形態の工程ＳＴ９では、まず、工程ＳＴ９１において処理容器１２内でプラズマが生成される。工程ＳＴ９１においてプラズマを生成するための条件は、工程ＳＴ５の条件と同様である。即ち、この実施形態では、工程ＳＴ５の条件を用いて、絶縁層Ｌ３、下部磁性層Ｌ２、および、非磁性層Ｌ１４から反強磁性層Ｌ１２を一括してエッチングし得る。また、工程ＳＴ９では、工程ＳＴ９１において設定されたプラズマ生成の条件を維持しつつ、工程ＳＴ９２および工程ＳＴ９３が実行される。
図１５に示す実施形態によれば、工程ＳＴ９２において、図１４の（ａ）部に示すように、非磁性層Ｌ１４から反強磁性層Ｌ１２までの下地層Ｌ１の各層がエッチングされ、このエッチングによって発生した堆積物ＤＰ４が、工程ＳＴ９３において除去される。これにより、ウエハＷにエッチングによって形成される形状の側面に付着した堆積物が、当該形状の側面の全領域から除去され、且つ、ウエハＷの面内においてもに除去される。
図１６は、工程ＳＴ９の別の実施形態を示す図である。図１６に示す工程ＳＴ９は、工程ＳＴ９５および工程ＳＴ９６を含んでいる。工程ＳＴ９５では、アルゴンの原子番号よりも大きい原子番号を有する第１の希ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。第１の希ガスは、例えば、Ｋｒガスである。工程ＳＴ９６では、アルゴンの原子番号よりも小さい原子番号を有する第２の希ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。第２の希ガスは、例えば、Ｎｅガスである。また、この実施形態では、工程ＳＴ９５および工程ＳＴ９６の双方において、高周波バイアス電力が保持構造体１８（下部電極３４）に供給され得る。
［保持構造体の回転処理］
次に、方法ＭＴにおいて実施される保持構造体１８の回転処理について説明する。当該回転処理によって、ウエハＷの表面ＦＳに対し十分に均一なエッチングが可能となる。保持構造体１８の回転処理は、方法ＭＴにおいてエッチング処理が行われる工程（エッチング工程）であって、少なくとも図９に示す工程ＳＴ２，ＳＴ５，ＳＴ７と図１６に示す工程ＳＴ９２とにおいて実施される。工程ＳＴ２，ＳＴ５，ＳＴ７，ＳＴ９２の各エッチング工程は、処理容器１２内で発生させるプラズマによってウエハＷをエッチングする工程であって、該エッチングの実行中に、ウエハＷを保持した保持構造体１８を傾斜且つ回転させる処理を行う工程である。
各エッチング工程で実施される回転処理は、ウエハＷの表面ＦＳに対して十分に均一なエッチングを実現するために、一又は複数の傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）から成ることができる。すなわち、それぞれの回転処理は、ウエハＷを保持した保持構造体１８に対し複数通りの傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）を順次実現する。
φは傾斜角ＡＮの値［度］であり、ｔは処理時間［ｍｉｎ］である。傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）は、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２を第２軸線ＡＸ２と同一面内（ＹＺ面内）にある処理容器１２の軸線ＰＸに対し傾斜させた状態を保持しつつ、第２軸線ＡＸ２中心に所定の処理時間ｔにわたってウエハＷを回転させている状態である。具体的には、傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）は、第１軸線ＡＸ１中心に保持構造体１８を第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮ（値φ［度］）だけ傾斜させ、さらにこの保持構造体１８の傾斜（第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］）を維持した状態で、保持構造体１８の保持部３０を第２軸線ＡＸ２中心でｔ［ｍｉｎ］だけ回転させている状態である。このように、傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）は、φ［度］およびｔ［ｍｉｎ］によって特定される。また、一の回転処理が複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）から成る場合（ｉは各傾斜回転状態を識別するための識別子であり、１〜Ｎ（Ｎは自然数）の範囲内の自然数である。以下同様。）、これら複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）は所定の順序で連続して順次実現される。すなわち、一の回転処理において、複数の傾斜回転状態ＲＴ（φ１，ｔ１）、・・、傾斜回転状態ＲＴ（φＮ，ｔＮ）が連続して順次実現される。複数通りの傾斜回転状態ＲＴ（φ，ｔ）において、傾斜角ＡＮの値φと処理時間ｔとの組み合わせは、互いに異なっている。
傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）の内容を特定する方法について説明する。まず、当該方法の説明に必要な事項として、回転処理が実施される処理容器１２の構成について説明を追加する。処理容器１２では、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに対し傾斜していない状態において、ウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］が軸線ＰＸを中心とした軸対称の分布で実現され、且つ、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の分布が表面ＦＳにおいて軸線ＰＸの位置で最も高くなり得る。図１９は、一実施形態に係るウエハＷの表面ＦＳ上のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の分布の一例を示す図である。図１９に示す表面ＦＳの中心ＣＥにはウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２が通っており、方向ＵＡは、表面ＦＳ上から見て第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに対し傾いている向きであり、表面ＦＳの中心ＣＥを通り、ＹＺ面にあり、表面ＦＳの径方向（動径方向）に一致する。図１９に示す複数の曲線ＰＬは、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線を示している。図１９に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は、方向ＤＬに向けて増加している。図１９の（ａ）部には、保持構造体１８が傾斜していない状態（すなわち、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸと重なっている状態であり、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝０［度］の場合）におけるウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線が示されている。この場合、処理容器１２の軸線ＰＸは、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２に重なり、ウエハＷの表面ＦＳに垂直となる。図１９の（ｂ）部には、保持構造体１８が傾斜し第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝２０［度］となっている場合におけるウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線が示されている。この場合、軸線ＰＸは、方向ＵＡに沿って、方向ＵＡと逆の方向（保持構造体１８の傾斜方向とは逆の方向）に移動される。図１９の（ｃ）部には、保持構造体１８が傾斜し第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝４５［度］となっている場合におけるウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線が示されている。この場合、軸線ＰＸは、図１９の（ｂ）部に示す状態と比較して、方向ＵＡに沿って、方向ＵＡと逆の方向（保持構造体１８の傾斜方向とは逆の方向）に、さらに移動される。図１９の（ｄ）部には、保持構造体１８が傾斜し第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝６０［度］となっている場合におけるウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線が示されている。この場合、軸線ＰＸは、図１９の（ｃ）部に示す状態と比較して、方向ＵＡに沿って、方向ＵＡと逆の方向（保持構造体１８の傾斜方向とは逆の方向）に、さらに移動される。なお、軸線ＰＸに対する第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φは、０〜３６０［度］の範囲内であれば、６０［度］に限られない。
また、図１９に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線を鉛直基準面ＦＡ２（ＹＺ面）に沿ってみたものが図２０に示されている。図２０は、図１９に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の分布をウエハＷの表面ＦＳの径方向（方向ＵＡ）に沿って示す図である。図２０の横軸は、表面ＦＳの径方向（方向ＵＡ）を表し、図２０の縦軸は、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］を表す。図２０に示す曲線ＰＭ１は図１９の（ａ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］に対応し、図２０に示す曲線ＰＭ２は図１９の（ｂ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］に対応し、図２０に示す曲線ＰＭ３は図１９の（ｃ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］に対応し、図２０に示す曲線ＰＭ４は図１９の（ｄ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］に対応する。
図１９の（ａ）部に示すように、保持構造体１８が傾斜していない場合におけるウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２（この場合、軸線ＰＸでもある）に対してほぼ軸対称に分布していることがわかる。具体的には、表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２（軸線ＰＸ）の位置で最も高く、ウエハＷの縁に向かってほぼ軸対称に低くなるように分布していることがわかる。そして、ウエハＷが傾斜していない図１９の（ａ）部に示す状態から、ウエハＷを、図１９の（ｂ）部〜（ｄ）部に示すように傾斜させていくと、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の最大値付近の等高線は、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２の位置から当該傾斜の方向とは逆の方向（Ｙ方向）に表面ＦＳ上に変位し、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］（さらに、その等高線の間隔）の軸対称性が無くなる。
上記した処理容器１２の構成から、発明者は、処理容器１２内のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の分布が軸線ＰＸを中心にほぼ軸対称となっていること、および、処理容器１２の天井側（プラズマ源１６の側）から離れるに従ってエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］が低下すること、を確認した。そして、発明者は、鋭意研究の結果、処理容器１２（或いは他の任意の処理容器）内におけるウエハＷ（或いは他の任意のウエハ）に対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の好適な予測分布が、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとに、且つ、エッチング条件ＣＯＮごとに、下記のエッチングレート関数ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）によって得られることを見い出した。
ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）＝（ζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２の数値）…（式１）。
このように、ウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の予測分布は、処理容器１２内の点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の関数でありパラメータα，β，γ，ζ，ξを含むζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２の数値に対応している。ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）は、ウエハＷの表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の複数通りの予測分布の一例であり、下記のエッチングレート関数ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）も同様である。複数通りのＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）等の予測分布は、方法ＭＴの実施前に予め取得される。各工程の回転処理において実現される複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）のそれぞれによって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は、予め取得された複数通りの予測分布（ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）等）の何れかに対応している。
ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）のｘ，ｙ，ｚのそれぞれは、Ｘ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｙ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｚ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）であり、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）のα，β，γのそれぞれは、Ｘ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｙ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｚ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）である。ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）のζは、［μｍ／ｍｉｎ］の次元の値であってエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の値である。点（α，β，γ）はプラズマ処理装置１０のプラズマ源の側にある所定の基準点であるとみなされるので、このζは、当該基準点から点（ｘ，ｙ，ｚ）までの長さが単位長さである場合の処理容器１２内の点（ｘ，ｙ，ｚ）におけるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］とみなされる。ξは単位（次元）を持たない値である。エッチング条件ＣＯＮは、エッチングに用いるガス種、エッチング対象となるウエハＷ表面の膜の材料等、エッチングプロセスを実現する様々なパラメータによって特定され得るものである。エッチング条件ＣＯＮは、工程ＳＴ２，ＳＴ５，ＳＴ７，ＳＴ９２のそれぞれで異なるものであり得る。ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）等の予測分布は、傾斜角ＡＮの値φ［度］と処理容器１２内で行われるエッチング条件ＣＯＮとの組み合わせによって異なる。
式１のζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２は、ｘやζ等が単位や次元を持つことによって所定の次元を持っているが、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）は、ζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２の数値（次元を除いた数値）のみを値とする。
なお、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）を、第２軸線ＡＸ２が傾斜角ＡＮの値φ［度］だけ傾斜した保持構造体１８上のウエハＷの表面ＦＳ（φ，ｒ，θ）におけるエッチングレート関数ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）に変換し、以後、このＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）を用いるのが好適である。この変換は、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）に対し、座標（ｘ，ｙ，ｚ）から座標（φ，ｒ，θ）への座標変換によってなされる。ｒ，θの組みは、図１７に示すように、表面ＦＳの中心ＣＥを原点とした表面ＦＳの極座標であり、表面ＦＳ上の点を表す。図１７は、一実施形態に係るウエハＷの表面ＦＳを極座標で示す図である。ｒは表面ＦＳの中心ＣＥからの動径［ｍｍ］であり、θは鉛直基準面ＦＡ２からの偏角［度］である。表面ＦＳの中心ＣＥは、第２軸線ＡＸ２にあり、鉛直基準面ＦＡ２にある。また、ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）には、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）と同じパラメータα，β，γ，ζ，ξが含まれる。
図１９を参照すれば、保持構造体１８が傾斜することによって、表面ＦＳに対するエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の分布がウエハＷの中心軸線（第２軸線ＡＸ２）を中心とした軸対称ではなくなり不均一なものとなるが、当該不均一性は、表面ＦＳの偏角θ方向の回転による積分効果でエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の均一化が図られることによって、良好に解消され得る。そこで、第２軸線ＡＸ２中心のウエハＷの回転を想定し、ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）をθで積分（積分範囲は０〜３６０［度］。）し、関数ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）を得る。ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）は、ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）をθで積分（積分範囲は０〜３６０［度］。）した結果である。
ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）の一例を、図１８に示す。図１８は、一実施形態に係るエッチングレート関数の一例を示す図である。図１８の横軸は、動径ｒ［ｍｍ］を表し、図１８の縦軸は、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］を表している。図１８に示す複数の曲線は、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。例えば、曲線ＣＡ１は、エッチングレートが４１［μｍ／ｍｉｎ］の等高線であり、曲線ＣＡ２は、エッチングレートが４０［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。図１８に示すＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）では、φが４５［度］程度の場合に、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］がｒ方向に略均一となっている。
そして、工程ＳＴ２等のエッチング工程の各工程で実行される回転処理が複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）から成る場合を想定し、複数のφｉに対しｍ（φｉ）×ＦＡ（φｉ，ｒ；ＣＯＮ）の和ＫＡ（ｒ；ＣＯＮ）を算出し、ｒ方向におけるＫＡ（ｒ；ＣＯＮ）の変動ができるだけ小さい（或いは、所定の基準以下となる）一又は複数のφｉとｍ（φｉ）とを特定する。ｍ（φｉ）は、傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）の処理時間ｔｉ［ｍｉｎ］の値（すなわち、第２軸線ＡＸ２をφｉだけ傾斜させた状態で第２軸線ＡＸ２中心の回転動作を行う時間）に対応したものであり、ｍ（φ１）：ｍ（φ２）：・・：ｍ（φＮ）＝ｔ１：ｔ２：・・：ｔＮの比例関係を満たす。このように、複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）それぞれの処理時間ｔｉ［ｍｉｎ］は、予測分布（ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）等）に付与される重み付け（ｍ（φｉ））によって表される。
以上のようにして、エッチング工程の各工程の回転処理で用いられるφｉおよびｍ（φｉ）が特定される。方法ＭＴの実行前に予め取得された複数通りの予測分布（ＦＡ（φｉ，ｒ；ＣＯＮ）等）のなかからエッチング工程の各工程で行われるエッチングのエッチング条件ＣＯＮと同一のエッチング条件ＣＯＮの複数の予測分布（ＦＡ（φｉ，ｒ；ＣＯＮ）等）と複数の予測分布それぞれの重み付けとを特定し、特定した複数の予測分布（ＦＡ（φｉ，ｒ；ＣＯＮ）等）それぞれの傾斜角ＡＮの値φｉ［度］と重み付け（ｍ（φｉ））とを用いて工程ＳＴ２等の各工程の回転処理で実現される複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）を特定し、エッチング工程の各工程において、その特定した複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）を実現する。
ここで、二つの傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）の合成について、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］を実際に測定した測定ＭＫ１〜測定ＭＫ３の各結果を参照して検討する。測定ＭＫ１〜測定ＭＫ３の何れにおいても、同一のエッチング条件ＣＯＮが用いられ、当該エッチング条件ＣＯＮには、Ａｒプラズマを用いたエッチングである、という要素が含まれていた。そして、測定ＭＫ１では、傾斜回転状態ＲＴ（φ＝３０［度］，ｔ＝１［ｍｉｎ］）のみが実現された。測定ＭＫ２では、傾斜回転状態ＲＴ（φ＝７０［度］，ｔ＝１［ｍｉｎ］）のみが実現された。測定ＭＫ３では、傾斜回転状態ＲＴ（φ１＝３０［度］，ｔ１＝０．５［ｍｉｎ］）が実現された後に傾斜回転状態ＲＴ（φ２＝７０［度］，ｔ１＝０．５［ｍｉｎ］）が実現された。
測定ＭＫ１〜測定ＭＫ３のそれぞれにおいて、エッチングレートの平均値［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差［μｍ／ｍｉｎ］、変動値［μｍ／ｍｉｎ］、および、変動値／平均値×１００［％］を算出した。平均値［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差［μｍ／ｍｉｎ］、変動値［μｍ／ｍｉｎ］、および、変動値／平均値×１００［％］は、それぞれ、表面ＦＳの各点におけるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の測定値によって得られる統計値である。なお、変動値［μｍ／ｍｉｎ］は、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の測定値の最大値から当該測定値の最小値を差し引いた値である。
＜測定ＭＫ１の統計値＞ 平均値＝２６．４［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差＝０．９６［μｍ／ｍｉｎ］、変動値＝３．８２［μｍ／ｍｉｎ］、変動値／平均値×１００＝１４．５［％］。
＜測定ＭＫ２の統計値＞ 平均値＝２０．７［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差＝０．３６［μｍ／ｍｉｎ］、変動値＝１．６０［μｍ／ｍｉｎ］、変動値／平均値×１００＝７．７６［％］。
＜測定ＭＫ３の統計値＞ 平均値＝２４．５［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差＝０．４４［μｍ／ｍｉｎ］、変動値＝１．８２［μｍ／ｍｉｎ］、変動値／平均値×１００＝７．４５［％］。
さらに、測定ＭＫ１の上記の各統計値の１／２と、測定ＭＫ２の上記の各統計値の１／２とを足し合わせたものを以下に示す。
＜（測定ＭＫ１の統計値の１／２）＋（測定ＭＫ２の統計値の１／２）＞ 平均値＝２３．６［μｍ／ｍｉｎ］、標準偏差＝０．３１［μｍ／ｍｉｎ］、変動値＝１．２３［μｍ／ｍｉｎ］、変動値／平均値×１００＝５．２１［％］。
上記の四つの場合の各統計値のうち、特に、「測定ＭＫ２の統計値」と、「（測定ＭＫ１の統計値の１／２）＋（測定ＭＫ２の統計値の１／２）」とを比較すると、両者は概ね同様である（両者間の差異は例えば角度分解等に起因して生じるものであり得る。）。すなわち、二つの傾斜回転状態を実際に連続して実現した場合に得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］と、それぞれの傾斜回転状態を独立に実現して得られる二つのエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］を算術によって足し合わせて得られるものとは、ほぼ同様と考えられる。従って、上記した複数のｍ（φｉ）×ＦＡ（φｉ，ｒ；ＣＯＮ）の和Ｋ（ｒ；ＣＯＮ）が、複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）を実際に連続して実現して得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値に、好適に対応付けられ得ることがわかる。
なお、φｉおよびｍ（φｉ）の具体的な特定方法としては、例えば以下の方法が一例として考えられるが、これに限定されるものではない。すなわち、ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）のｒに対する変動Δｒが所定の基準以下となる一又は複数のφｉを予め特定する。変動Δｒとしては、例えば、ｒ方向（動径方向）におけるＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）の最大値から最小値を差し引いた値等とすることができる。さらに、このように特定した一又は複数のφｉについてｍ（φ１）×FＡ（φ１，ｒ；ＣＯＮ）＋・・＋ｍ（φＮ）×FＡ（φＮ，ｒ；ＣＯＮ）＝ＫＡ（ｒ；ＣＯＭ）を算出し、この算出したＫＡ（ｒ；ＣＯＮ）においてｒ方向の変動が最も小さくなるようなｍを特定する。このような方法を用いてφｉおよびｍ（φｉ）の特定が可能であるが、これに限定されるものではない。
以上のようにして、傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）の内容が特定される。さらに、上記の式１で用いられるパラメータα，β，γ，ζ，ξの特定方法について説明する。パラメータα，β，γ，ζ，ξは、エッチング工程の各工程におけるエッチング条件ＣＯＮと同一のエッチング条件ＣＯＮで行われたエッチングによるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値によって、特定される。パラメータα，β，γ，ζ，ξの組み合わせは、エッチング条件ＣＯＮごとに、且つ、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとに、異なる。パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、当該パラメータを特定する上記実測値を得た場合に用いられた傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとに定められる。換言すれば、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）＝（ζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２の数値）において、エッチング条件ＣＯＮと第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］とは、α，β，γ，ζ，ξのそれぞれの値に反映される。
まず、方法ＭＴの実施前に予め、プラズマ処理装置１０を用いた所定のエッチング条件（例えば、工程ＳＴ２のエッチング条件等）のもとで、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］が少なくとも３通り（０，３０，６０［度］等）の状態のそれぞれにおいて、ウエハＷに対する処理容器１２内におけるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］を測定し、この測定結果に基づいてプラズマ処理装置１０の処理容器１２内におけるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の複数（Ｍ個）の実測値ＥＲ（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ；φ）［μｍ／ｍｉｎ］（ｋは１〜Ｍの範囲内の自然数であり、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値のそれぞれを識別する符号である。Ｍは実測値の個数である。）を、当該実測に用いる第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］（例えば０，３０，６０［度］等）ごとに、取得しておく。なお、値φ［度］は、０〜３６０［度］の範囲内において、上記した３通りよりも多くてもよい。ｘｋ，ｙｋ，ｚｋは、上記のようにしてエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測が行われる処理容器１２内の点の座標であり、ｘｋ，ｙｋ，ｚｋのそれぞれは、Ｘ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｙ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）、Ｚ軸の座標値（［ｍｍ］の単位の値）である。エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値ＥＲ（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ；φ）［μｍ／ｍｉｎ］の個数Ｍは、当該実測に用いる第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとの値であって、パラメータα，β，γ，ζ，ξを十分に精度良く特定できるために必要となる個数である。
そして、当該実測に用いる第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとに、各ｋ（ｋ＝１〜Ｍ）につき、ＥＲ（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ；φ）［μｍ／ｍｉｎ］の数値を上記の式１に代入し、パラメータα，β，γ，ζ，ξに関するＭ個の方程式、（ＥＲ（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ；φ）の数値）＝（ζ／｛（ｘｋ−α）２＋（ｙｋ−β）２＋（ｚｋ−γ）２｝ξ／２の数値）を得る。当該実測に用いる第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］ごとに、これらＭ個の方程式からパラメータα，β，γ，ζ，ξが特定される。なお、上記したパラメータα，β，γ，ζ，ξの特定は、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；ＣＯＮ）ではなく、ＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）を直接に用いて行われることができる。
上記のようにして特定されたＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；ＣＯＮ）に対応するＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）の値と、実際に測定（測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６）されたエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］とを比較した。具体的には、測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６のそれぞれで測定されたエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］と、測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６のそれぞれにおいて用いられたエッチング条件ＣＯＮおよび第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］のもとで上記のようにしてそれぞれ特定されたＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）のそれぞれの値（当該値が次元［μｍ／ｍｉｎ］を有するものとみなす）との平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］を算出した。同一のエッチング条件ＣＯＮと同一の第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］とを用いて得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値とＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）の値とを、平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］の算出対象（比較対象）とした。測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６のそれぞれにおいて用いられたエッチング条件ＣＯＮと第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］とは、測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６のそれぞれで得られたエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の比較対象となるそれぞれのＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）のパラメータα，β，γ，ζ，ξに反映されている。以下、測定ＭＥ１〜測定ＭＥ６のそれぞれにおいて得られたエッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］を、以下に示す。なお、平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］とは、表面ＦＳ上で実際にエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の測定を行った全ての測定点Ｐｊ（ｊは測定点を識別する符号）において、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の実測値とＰＥＲ２（φ，ｒ，θ；ＣＯＮ）の値との差Δｊの絶対値を全て足し合わせた値を、測定点Ｐｊの個数で割った値である。
＜測定ＭＥ１＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ａｒプラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＯｘブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝０［ｍｍ］、γ＝４００．８［ｍｍ］、ζ＝８．９８×１０９［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝３．２１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、０．２７９［μｍ／ｍｉｎ］であった。
＜測定ＭＥ２＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ａｒプラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＯｘブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝３０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝−１０６．８［ｍｍ］、γ＝４１６．１［ｍｍ］、ζ＝８．９８×１０９［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝３．２１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、０．４８０［μｍ／ｍｉｎ］であった。
＜測定ＭＥ３＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ａｒプラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＯｘブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝６０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝−１９７．２［ｍｍ］、γ＝４０５．５［ｍｍ］、ζ＝８．９８×１０９［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝３．２１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、０．７２５［μｍ／ｍｉｎ］であった。
＜測定ＭＥ４＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ｏ２プラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＫｒＦブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝０［ｍｍ］、γ＝３７９．４［ｍｍ］、ζ＝２．４６×１０８［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝２．３１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、２．４８［μｍ／ｍｉｎ］であった。
＜測定ＭＥ５＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ｏ２プラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＫｒＦブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝３０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝−７１．０［ｍｍ］、γ＝３８３．５［ｍｍ］、ζ＝２．４６×１０８［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝２．３１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、１．７０［μｍ／ｍｉｎ］であった。
＜測定ＭＥ６＞
エッチング条件ＣＯＮには、Ｏ２プラズマを用いたエッチングであってエッチング対象がＫｒＦブランケットウエハである、という要素が含まれていた。第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ＝６０［度］であった。パラメータα，β，γ，ζ，ξについては、α＝０［ｍｍ］、β＝−１３３．０［ｍｍ］、γ＝３９０．６［ｍｍ］、ζ＝２．４６×１０８［μｍ／ｍｉｎ］、ξ＝２．３１であった。そして、エッチングレートの平均誤差［μｍ／ｍｉｎ］は、３．６１［μｍ／ｍｉｎ］であった。
以上のことから、方法ＭＴでは、エッチングの実行中に、ウエハＷの傾斜角ＡＮの値φ［度］および処理時間ｔ［ｍｉｎ］が異なる複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）を組み合わせて実現できるので、組み合わせを調整することによって、ウエハＷに対するエッチングレートの均一化が十分に向上できる。
また、処理容器１２においては、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２が傾斜していない状態でエッチングレートの分布が処理容器１２の軸線ＰＸを中心とした軸対称の分布となっているので、第２軸線ＡＸ２を軸線ＰＸに対して好適に傾斜させることによって、エッチングレートの分布の中心をウエハＷの表面ＦＳ上で移動させ軸対称を解消させて、エッチングレートの分布を、当該分布の等高線の間隔を含めて、精度良く調整できる。そして、軸対称が解消されたエッチングレートの分布がこのように実現されることによって、第２軸線ＡＸ２を中心としたウエハＷの回転でエッチングレートの分布の高低差が十分に解消され、エッチングレートの均一化が向上される。
また、予め取得したエッチングレートの予測分布を用いて、工程ＳＴ２等のエッチング工程で実現される複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）が特定されるので、実際に実現されるエッチングレートの分布の均一化が効果的に実現可能となる。
また、エッチングレートの予測分布が、処理容器１２内の点ごとに座標値を用いて精密に表されるので、当該予測分布を用いれば、傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）ごとの傾斜角ＡＮの値φｉ［度］および処理時間ｔｉの特定が精度良く行える。
また、エッチングレートの予測分布に含まれるパラメータα，β，γ，ζ，ξの各値が傾斜角ＡＮの値φ［度］に応じた値ごとに定められるので、予測分布を特定すれば、当該予測分布に対応するエッチングレートを実現する傾斜角ＡＮの値φ［度］の特定が容易となる。
また、傾斜角ＡＮの値φ［度］に加えて、さらに、ウエハＷの中心軸線である第２軸線ＡＸ２と処理容器１２の軸線ＰＸとの交差点ＸＯの位置に応じた予測分布を用いることができるので、工程ＳＴ２等のエッチング工程で用いる好適な傾斜角ＡＮの値φｉ［度］および処理時間ｔｉをより詳細に特定できる。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
（変形例１）例えば、傾斜軸部５０（第１軸線ＡＸ１）を軸線ＰＸに沿って移動させる場合（換言すれば、第２軸線ＡＸ２（ウエハＷの中心軸線）と軸線ＰＸ線（処理容器１２の基準軸線）との交差点ＸＯの位置を軸線ＰＸ線に沿って移動させる場合）を考慮すると、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）等のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の予測分布は、傾斜角ＡＮの値φ［度］と処理容器１２内で行われるエッチングのエッチング条件ＣＯＮと共に、更に、第１軸線ＡＸ１と軸線ＰＸとの交差点ＸＯの軸線ＰＸ上の位置（具体的には、例えば交差点ＸＯと水平基準面ＦＡ１との間の距離Ｌ）との組み合わせによって異なる。この場合、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、当該パラメータを特定するために用いられる実測値を得た場合の状態、具体的には、傾斜角ＡＮの値φ［度］と交差点ＸＯの軸線ＰＸ上の位置に応じた値（例えば上記の距離Ｌ）ごとに定められる。
変形例１の構成によって奏される効果を説明する。変形例１の場合におけるＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）の一例を、図２１の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部、および（ｄ）部に示す。図２１の（ａ）部〜（ｄ）部は、一実施形態の変形例１に係るエッチングレート関数（ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ））の一例を示す図である。図２１の（ａ）部〜（ｄ）部のそれぞれの横軸は、動径ｒ［ｍｍ］（ｒはウエハＷの表面ＦＳの中心ＣＥからの動径）を表し、図２１の（ａ）部〜（ｄ）部のそれぞれの縦軸は、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］を表している。図２１の（ａ）部〜（ｄ）部のそれぞれに示す複数の曲線は、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線（ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）に対応しており、以下同様。）である。
図２１の（ａ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態（傾斜角ＡＮの値φ＝０［度］の状態であり、以下同様。）において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が所定の基準位置（図１８に示す結果が得られる場合の当該距離（静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離）であり、以下同様。）から−５０［ｍｍ］となっている場合に変形例１の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。図２１の（ｂ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が基準位置から−２０［ｍｍ］となっている場合に変形例１の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。図２１の（ｃ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が基準位置から＋２０［ｍｍ］となっている場合に変形例１の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。図２１の（ｄ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が基準位置から＋５０［ｍｍ］となっている場合に変形例１の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。
図２１の（ａ）部〜（ｄ）部に示すように、変形例１の構成のもとで、第１軸線ＡＸ１（傾斜軸部５０の中心軸線）が軸線ＰＸ（処理容器１２の基準軸線）に沿って移動する（上下する）場合、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線は、図１８に示す等高線と形は概ね同じであるが、等高線の値が変化する。すなわち、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が短い（静電チャック３２が誘電体板１９４に近い）ほど、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は増加する。このように、変形例１の構成を用いれば、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線の形を変更させることなくエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］を増加させることができる。
（変形例２）保持構造体１８は、静電チャック３２、下部電極３４、および回転軸部３６が第２軸線ＡＸ２に沿って移動可能となる構成を有し得る。この構成において静電チャック３２の上面３２ａ（ウエハＷを保持する面）を第２軸線ＡＸ２（ウエハＷの中心軸線）に沿って移動させる場合（換言すれば、静電チャック３２の上面３２ａと第２軸線ＡＸ２との交差点ＸＰの位置を上面３２ａの向きを維持しつつ第２軸線ＡＸ２に沿って移動させる場合）を考慮すると、ＰＥＲ１（ｘ，ｙ，ｚ；φ；ＣＯＮ）等のエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の予測分布は、傾斜角ＡＮの値φ［度］と処理容器１２内で行われるエッチングのエッチング条件ＣＯＮと共に、更に、静電チャック３２の上面３２ａと第２軸線ＡＸ２との交差点ＸＰの第２軸線ＡＸ２上の位置との組み合わせによって異なる。この場合、パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、当該パラメータを特定するために用いられる実測値を得た場合の状態、具体的には、傾斜角ＡＮの値φ［度］と、静電チャック３２の上面３２ａと第２軸線ＡＸ２との交差点ＸＰの第２軸線ＡＸ２上の位置に応じた値ごとに定められる。なお、変形例１の構成と変形例２の構成とが同時に用いられる構成も可能である。
変形例２の構成によって奏される効果を説明する。変形例２の場合におけるＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ）の一例を、図２２の（ａ）部、および（ｂ）部に示す。図２２の（ａ）部および（ｂ）部は、一実施形態の変形例２に係るエッチングレート関数（ＦＡ（φ，ｒ；ＣＯＮ））の一例を示す図である。図２２の（ａ）部および（ｂ）部のそれぞれの横軸は、動径ｒ［ｍｍ］（ｒはウエハＷの表面ＦＳの中心ＣＥからの動径）を表し、図２２の（ａ）部および（ｂ）部のそれぞれの縦軸は、第２軸線ＡＸ２の傾斜角ＡＮの値φ［度］を表している。図２２の（ａ）部および（ｂ）部のそれぞれに示す複数の曲線は、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。
図２２の（ａ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が基準位置から＋２０［ｍｍ］となっている場合に変形例２の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。図２２の（ｂ）部は、第２軸線ＡＸ２が軸線ＰＸに一致する状態において、静電チャック３２の上面３２ａから誘電体板１９４の表面までの距離が基準位置から＋５０［ｍｍ］となっている場合に変形例２の構成によって得られるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線である。
図２２の（ａ）部および（ｂ）部に示すように、変形例２の構成のもとで、静電チャック３２の上面３２ａと第２軸線ＡＸ２との交差点ＸＰの位置を上面３２ａの向きを維持しつつ第２軸線ＡＸ２に沿って移動させる（上下させる）場合には、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線は、図１８に示すものと形および値が共に異なる。このようなエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の等高線が得られる原因は、変形例２の構成のもとで第１軸線ＡＸ１（傾斜軸部５０の中心軸線）から静電チャック３２までの距離（ウエハＷまでの距離）を増加させて、傾斜角ＡＮの値φ［度］を増加させれば、静電チャック３２が処理容器１２の内壁面により近づくこととなり、静電チャック３２上のウエハＷが内壁面側におけるプラズマ密度の影響を受けることによるためである、と考えられる。
また、図２２の（ａ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］において動径ｒ［ｍｍ］が７０［ｍｍ］程度の場合、または、図２２の（ｂ）部に示すエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］において動径ｒ［ｍｍ］が１２０［ｍｍ］程度の場合には、傾斜角ＡＮの値φ［度］を変化させてもエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の変化は比較的に少ない。このような動径ｒ［ｍｍ］の値（具体的には、上記したように、図２２の（ａ）部に示す場合には７０［ｍｍ］程度であり、図２２の（ｂ）部に示す場合には１２０［ｍｍ］程度）におけるエッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］は、複数の傾斜回転状態ＲＴ（φｉ，ｔｉ）を順次行う場合において、エッチングレート［μｍ／ｍｉｎ］の基準値として用いられ得る。
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ａ…中間部分、１２ｂ…接続部、１２ｅ…排気口、１４…ガス供給系、１４０…高周波アンテナ、１４２Ａ…内側アンテナ素子、１４２Ｂ…外側アンテナ素子、１４４…挟持体、１４ａ…第１のガス供給部、１４ｂ…第２のガス供給部、１４ｅ，１４ｆ…ガス吐出孔、１５０Ａ，１５０Ｂ…高周波電源、１６…プラズマ源、１６０…シールド部材、１６２Ａ…内側シールド壁、１６２Ｂ…外側シールド壁、１６４Ａ…内側シールド板、１６４Ｂ…外側シールド板、１８…保持構造体、１９４…誘電体板、２０…排気系、２０ａ…自動圧力制御器、２０ｂ…ターボ分子ポンプ、２０ｃ…ドライポンプ、２０ｄ，２０ｅ…バルブ、２２…バイアス電力供給部、２２ａ…第１電源、２２ｂ…第２電源、２４…駆動装置、２６…整流部材、２６ａ…上部、２６ｂ…下部、３０…保持部、３２…静電チャック、３２ａ…上面、３４…下部電極、３４ａ，３５ａ…第１部分、３４ｂ，３５ｂ…第２部分、３４ｆ…冷媒流路、３５…絶縁部材、３６…回転軸部、３６ａ…柱状部、３６ｂ…第１筒状部、３６ｃ…第２筒状部、３６ｄ…第３筒状部、３７…第１部材、３８…第２部材、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ…封止部材、４０…容器部、４２…上側容器部、４４…外側容器部、５０…傾斜軸部、５２…磁性流体シール部、５２ａ…内輪部、５２ｂ…外輪部、５２ｃ…磁性流体、５３，５５…軸受、５４…ロータリーコネクタ、６０，６４…配線、６２…電源、６６，７２，７４…配管、６８…伝熱ガスのソース、７０…回転継手、７６…チラーユニット、７８…回転モータ、８０…プーリ、８２…伝導ベルト、ＡＮ…傾斜角、ＡＸ１…第１軸線、ＡＸ２…第２軸線、ＣＡ１，ＣＡ２，ＰＬ，ＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４…曲線、ＣＥ…中心、Ｃｎｔ…制御部、ＤＬ，ＵＡ…方向、ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３，ＤＰ４…堆積物、ＦＡ１…水平基準面、ＦＡ２…鉛直基準面、ＦＳ…表面、ＩＬ…絶縁膜、Ｌ１…下地層、Ｌ１１…下部電極層、Ｌ１２…反強磁性層、Ｌ１３…強磁性層、Ｌ１４…非磁性層、Ｌ２…下部磁性層、Ｌ２１…第１層、Ｌ２２…第２層、Ｌ３…絶縁層、Ｌ４…上部磁性層、ＭＳＫ…マスク、ＭＴ…方法、ＯＲ…原点、ＰＸ…軸線、Ｓ…空間、ＴＣ…１周期、ＴＨ，ＴＬ…期間、Ｗ…ウエハ、ＸＯ…交差点、ＸＰ…交差点。

Claims (6)

  1. プラズマ処理装置を用いて被処理体をエッチングする方法であって、
    前記プラズマ処理装置は、前記被処理体を保持する保持構造体と該保持構造体を収容する処理容器とを備え、
    該方法は、前記処理容器内で発生させたプラズマによって前記被処理体をエッチングする工程であって、該エッチングの実行中に、該被処理体を保持した前記保持構造体を傾斜且つ回転させる処理を行う該工程を備え、
    前記処理は、前記被処理体を保持した前記保持構造体に対し複数通りの傾斜回転状態を順次実現し、
    前記傾斜回転状態は、前記被処理体の中心軸線を該中心軸線と同一面内にある前記処理容器の基準軸線に対し傾斜させた状態を保持しつつ、前記中心軸線を中心に所定の処理時間にわたって前記被処理体を回転させている状態であり、
    前記複数通りの傾斜回転状態において、前記基準軸線に対する前記中心軸線の傾斜角の値と前記処理時間との組み合わせは、互いに異なっており、
    前記被処理体の表面に対するエッチングレートの複数通りの予測分布を、前記工程の実施の前に予め取得し、
    前記予測分布は、前記傾斜角の前記値と前記処理容器内で行われるエッチングの条件との組み合わせによって異なり、
    前記複数通りの傾斜回転状態それぞれによって得られるエッチングレートは、前記複数通りの予測分布の何れかに対応しており、
    前記複数通りの傾斜回転状態それぞれの前記処理時間は、前記予測分布に付与される重み付けによって表され、
    前記工程の前に前記複数通りの予測分布のなかから該工程で行われるエッチングの条件と同一の条件の複数の該予測分布と該複数の予測分布それぞれの重み付けとを特定し、特定した該複数の予測分布それぞれの前記傾斜角の前記値と該重み付けとを用いて前記複数通りの傾斜回転状態を特定し、該工程において、その特定した該複数通りの傾斜回転状態を実現する、
    方法。
  2. 前記処理容器では、前記中心軸線が前記基準軸線に対し傾斜していない状態において、前記被処理体の表面に対するエッチングレートが該基準軸線を中心とした軸対称の分布で実現され、且つ、該エッチングレートの該分布が該表面において該基準軸線の位置で最も高くなっている、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記予測分布は、前記処理容器内の点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の関数でありパラメータα，β，γ，ζ，ξを含むζ／｛（ｘ−α）２＋（ｙ−β）２＋（ｚ−γ）２｝ξ／２を前記中心軸線を中心にして積分して得られる数値に対応しており、
    ｘ，ｙ，ｚは、前記処理容器内の点を、該処理容器に設定されたＸＹＺ直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの座標で表したものであり、
    α，β，γは、前記プラズマ処理装置のプラズマ源の側にある所定の基準点を、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸、前記Ｚ軸のそれぞれの座標で表したものであり、
    ζは、前記基準点から点（ｘ，ｙ，ｚ）までの長さが単位長さである場合の前記処理容器内の点（ｘ，ｙ，ｚ）におけるエッチングレートであり、
    前記パラメータα，β，γ，ζ，ξは、前記工程における前記エッチングの条件と同一の条件で行われるエッチングによるエッチングレートの実測値によって特定される、
    請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 前記パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、前記傾斜角の前記値に応じた値ごとに定められる、
    請求項３に記載の方法。
  5. 前記処理容器では、前記中心軸線と前記基準軸線との交差点の位置を該基準軸線に沿って移動させることができ、
    前記予測分布は、前記傾斜角の前記値と前記処理容器内で行われるエッチングの条件と共に、更に、前記交差点の前記位置との組み合わせによって異なり、
    前記パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、前記傾斜角の前記値および前記交差点の前記位置に応じた値ごとに定められる、
    請求項４に記載の方法。
  6. 前記処理容器では、前記保持構造体に含まれ前記被処理体を保持する静電チャックの上面と前記中心軸線との交差点の位置を該上面の向きを維持しつつ該中心軸線に沿って移動させることができ、
    前記予測分布は、前記傾斜角の前記値と前記処理容器内で行われるエッチングの条件と共に、更に、前記交差点の前記位置との組み合わせによって異なり、
    前記パラメータα，β，γ，ζ，ξの各値は、前記傾斜角の前記値および前記交差点の前記位置に応じた値ごとに定められる、
    請求項４に記載の方法。
JP2016121815A 2015-11-13 2016-06-20 被処理体をエッチングする方法 Active JP6613207B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105136058A TWI695090B (zh) 2015-11-13 2016-11-07 被處理體之蝕刻方法
KR1020187013302A KR102651285B1 (ko) 2015-11-13 2016-11-11 피처리체를 에칭하는 방법
PCT/JP2016/083455 WO2017082373A1 (ja) 2015-11-13 2016-11-11 被処理体をエッチングする方法
US15/775,218 US10685816B2 (en) 2015-11-13 2016-11-11 Method of etching object to be processed

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015222892 2015-11-13
JP2015222892 2015-11-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017098521A JP2017098521A (ja) 2017-06-01
JP6613207B2 true JP6613207B2 (ja) 2019-11-27

Family

ID=58818172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016121815A Active JP6613207B2 (ja) 2015-11-13 2016-06-20 被処理体をエッチングする方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10685816B2 (ja)
JP (1) JP6613207B2 (ja)
KR (1) KR102651285B1 (ja)
TW (1) TWI695090B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10522749B2 (en) * 2017-05-15 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Combined physical and chemical etch to reduce magnetic tunnel junction (MTJ) sidewall damage
US10629451B1 (en) * 2019-02-01 2020-04-21 American Air Liquide, Inc. Method to improve profile control during selective etching of silicon nitride spacers
JP7394694B2 (ja) * 2019-09-17 2023-12-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20220336194A1 (en) * 2019-09-17 2022-10-20 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238582B1 (en) * 1999-03-30 2001-05-29 Veeco Instruments, Inc. Reactive ion beam etching method and a thin film head fabricated using the method
JP2012204408A (ja) 2011-03-23 2012-10-22 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP5647351B2 (ja) 2011-08-25 2014-12-24 キヤノンアネルバ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法及び磁気抵抗効果膜の加工方法
US9364230B2 (en) * 2012-06-28 2016-06-14 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical stapling instruments with rotary joint assemblies
JP5932033B2 (ja) * 2012-06-29 2016-06-08 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム処理方法およびイオンビーム処理装置
CN105849870B (zh) * 2013-12-25 2018-09-28 佳能安内华股份有限公司 基板加工方法及半导体装置的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102651285B1 (ko) 2024-03-25
TWI695090B (zh) 2020-06-01
TW201726976A (zh) 2017-08-01
JP2017098521A (ja) 2017-06-01
US20180337025A1 (en) 2018-11-22
KR20180084047A (ko) 2018-07-24
US10685816B2 (en) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102444488B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP6400425B2 (ja) 多層膜をエッチングする方法
KR102363052B1 (ko) 피처리체를 처리하는 방법
JP6613207B2 (ja) 被処理体をエッチングする方法
US20140134847A1 (en) Plasma etching method and plasma etching apparatus
JP5956933B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2014183184A (ja) コバルト及びパラジウムを含む膜をエッチングする方法
US9147556B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20150050750A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US7488689B2 (en) Plasma etching method
WO2017082373A1 (ja) 被処理体をエッチングする方法
JP2006165246A (ja) プラズマエッチング方法
TWI787479B (zh) 蝕刻方法
TW202040689A (zh) 蝕刻膜之方法及電漿處理裝置
JP2010166092A (ja) プラズマエッチング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6613207

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250