等离子体处理装置和等离子体处理方法

技术领域

本公开涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

专利文献1公开了一种等离子体处理装置，其具有2个高频电源，向腔室上部的天线和基座(susceptor)供给双频的高频电力。从2个高频电源中的一个高频电源向基座供给例如13MHz频率的偏置用的高频电力。在腔室的上方设置有天线，从另一个高频电源向天线供给例如27MHz的等离子体激励用的高频电力。

专利文献2公开了一种等离子体处理系统，其包括与等离子体处理腔室耦合的SP(source power)耦合元件和BP(bias power)耦合元件。SP耦合元件例如是天线，构成为能够对其供给源电力(source power)。BP耦合元件例如是静电吸盘，构成为能够对其供给偏置电力(bias power)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-67503号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2020/0058470号说明书

发明内容

发明要解决的技术问题

本公开的技术使用多个高频电力脉冲信号提高工艺的性能。

解决问题的技术手段

本公开的一个方式的等离子体处理装置包括：等离子体处理腔室；基片支承部，其配置在所述等离子体处理腔室内；电极，其配置在所述基片支承部内；第一RF生成部，其构成为与所述等离子体处理腔室耦合且能够生成包括多个主循环的第一RF脉冲信号，各主循环包括第一期间和第二期间，所述第一期间包括多个第一子循环，所述第二期间包括多个第二子循环，所述第一RF脉冲信号在所述多个第一子循环和所述多个第二子循环的每一个具有3个以上不同的功率水平；第二RF生成部，其构成为与所述电极耦合且能够生成包括所述多个主循环的第二RF脉冲信号，所述第二RF脉冲信号在所述多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平，在所述第二期间具有零功率水平；和第三RF生成部，其构成为与所述电极耦合且能够生成包括所述多个主循环的第三RF脉冲信号，所述第三RF脉冲信号在所述多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平，在所述第二期间具有零功率水平。

发明效果

根据本公开，能够使用多个高频电力脉冲信号提高工艺的性能。

附图说明

图1是示意地表示等离子体处理系统的结构的说明图。

图2是表示等离子体处理装置的结构概要的纵截面图。

图3是表示自由基、离子、电子温度(等离子体电子温度)、离子能量、副产物随时间的变化之一例的说明图。

图4是表示比较例1中2个RF电力为连续波的模式的说明图。

图5是表示比较例1中的蚀刻后的图案形状的截面图。

图6是表示比较例2中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图7是表示比较例2中子循环1个周期的双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图8是表示比较例2中的蚀刻后的图案形状的截面图。

图9是表示第一实施方式中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图10是表示第一实施方式中的蚀刻后的图案形状的截面图。

图11是表示第一实施方式的变形例中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图12是表示第二实施方式中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图13是表示第二实施方式中子循环1个周期的双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图14是表示第三实施方式中三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图15是表示第三实施方式中子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图16是表示第三实施方式中蚀刻对象膜被蚀刻的情形的说明图。

图17是表示第四实施方式中三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图18是在第四实施方式中表示子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图19是表示第四实施方式中蚀刻对象膜被蚀刻的情形的说明图。

图20是表示第四实施方式的变形例中第一子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图21是表示第四实施方式的变形例中第一子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

图22是表示第四实施方式的变形例中第一子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

具体实施方式

在半导体器件的制造工序中，对半导体基片(以下称为“基片”)进行蚀刻、成膜处理等等离子体处理。在等离子体处理中，通过激励处理气体来生成等离子体，利用该等离子体对基片进行处理。

作为等离子体源之一，例如能够使用电感耦合型等离子体(ICP：InductivelyCoupled Plasma)。上述专利文献1公开的等离子体处理装置是该电感耦合型的等离子体处理装置，一边向天线供给等离子体激励用的高频电力来从处理气体生成等离子体，一边向基座供给偏置用的高频电力来将离子吸引至基片。然后，通过所生成的等离子体的作用，对基片实施等离子体处理。

例如在作为等离子体处理进行蚀刻的情况下，控制离子向基片上的蚀刻对象膜入射的入射角度来控制蚀刻后的图案形状是非常重要的。关于这一点，在使用了专利文献2记载的等离子体处理系统的等离子体处理方法中，源电力包括多个源电力脉冲，偏置电力包含多个偏置电力脉冲。并且，形成由这些多个源电力脉冲和多个偏置电力脉冲组合得到的脉冲序列，来生成等离子体。具体而言，在该脉冲序列中，例如以时间上不重叠的方式使源电力脉冲和偏置电力脉冲交替地组合。

然而，发明人经过深入研究得知，在使用了上述脉冲序列的等离子体处理中，等离子体处理后例如蚀刻后的图案形状可能无法成为要求的形状。尤其是在图案存在疏密的情况下，这些形状的控制还有改善的余地。

本公开的技术是鉴于上述情况作出的，其使用多个高频电力脉冲信号提高工艺的性能，改善等离子体处理后的图案形状。以下参照附图对本实施方式的等离子体处理装置和等离子体处理方法进行说明。在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能结构的要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。

<等离子体处理系统>

首先，使用图1对一个实施方式的等离子体处理系统进行说明。图1是示意地表示等离子体处理系统的结构的说明图。

在一个实施方式中，等离子体处理系统包括等离子体处理装置1和控制部2。等离子体处理装置1构成为，通过向等离子体处理腔室10内供给3个高频电力脉冲(3个RF脉冲信号)来从等离子体处理腔室10内的处理气体生成等离子体。等离子体处理装置1也可以构成为，通过向等离子体处理腔室10内供给2个高频电力脉冲(2个RF脉冲信号)来从等离子体处理腔室10内的处理气体生成等离子体。并且，等离子体处理装置1通过将基片暴露在生成的等离子体中来处理基片。

等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、基片支承部11和等离子体生成部12。等离子体处理腔室10具有等离子体处理空间。另外，等离子体处理腔室10具有用于向等离子体处理空间供给至少1种处理气体的至少1个气体供给口和用于从等离子体处理空间排出气体的至少1个气体排出口。气体供给口与后述的气体供给部20连接，气体排出口与后述的排气系统40连接。基片支承部11配置在等离子体处理空间内，具有用于支承基片的基片支承面。

等离子体生成部12构成为从供给到等离子体处理空间内的至少1种处理气体生成等离子体。等离子体处理空间中形成的等离子体可以是电容耦合等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)、电感耦合等离子体(ICP：Inductively CoupledPlasma)、ECR等离子体(Electron-Cyclotron resonance plasma)、螺旋波激发等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)或表面波等离子体(SWP：Surface Wave Plasma)等。另外，也可以使用包括AC(Alternating Current)等离子体生成部和DC(Direct Current)等离子体生成部的各种类型的等离子体生成部。在一个实施方式中，AC等离子体生成部中使用的AC信号(AC电力)具有100kHz～10GHz范围内的频率。因而，AC信号包括RF(Radio Frequency，射频)信号和微波信号。在一个实施方式中，RF信号具有100kHz～150MHz范围内的频率。

控制部2处理用于使等离子体处理装置1执行本公开中叙述的各种工序的计算机可执行的命令。控制部2能够构成为，控制等离子体处理装置1的各要素以执行此处叙述的各种工序。在一个实施方式中，控制部2的一部分或全部也可以包含于等离子体处理装置1。控制部2例如可以包括计算机2a。计算机2a例如可以包括处理部(CPU：Central ProcessingUnit)2a1、存储部2a2和通信接口2a3。处理部2a1可以构成为基于存储在存储部2a2中的程序进行各种控制动作。存储部2a2可以包括RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)或它们的组合。通信接口2a3可以经由LAN(Local Area Network)等通信线路与等离子体处理装置1之间进行通信。

以下使用图2对作为等离子体处理装置1之一例的电感耦合等离子体处理装置的结构例进行说明。图2是表示等离子体处理装置1的结构概要的纵截面图。本实施方式的等离子体处理装置1对基片(晶圆)W进行等离子体处理，但等离子体处理对象的基片W不限于晶圆。

电感耦合等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、气体供给部20、电源30和排气系统40。等离子体处理腔室10包括电介质窗101。另外，等离子体处理装置1包括基片支承部11、气体导入部和天线14。基片支承部11配置在等离子体处理腔室10内。天线14配置在等离子体处理腔室10上或其上方(即电介质窗101上或其上方)。等离子体处理腔室10具有由电介质窗101、等离子体处理腔室10的侧壁102和基片支承部11规定的等离子体处理空间10s。

基片支承部11包括主体部111和环组件112。主体部111具有用于支承基片W的中央区域(基片支承面)111a和用于支承环组件112的环状区域(环支承面)111b。主体部111的环状区域111b在俯视时包围主体部111的中央区域111a。基片W配置在主体部111的中央区域111a上，环组件112以包围主体部111的中央区域111a上的基片W的方式配置在主体部111的环状区域111b上。在一个实施方式中，主体部111包括基台和静电吸盘。基台包括导电性部件。基台的导电性部件能够作为下部电极发挥功能。另外，下部电极也可以配置在静电吸盘内。静电吸盘包括陶瓷板和配置在陶瓷板内的静电电极。静电吸盘配置在基台之上。静电吸盘的上表面具有基片支承面111a。环组件112包括1个或多个环状部件。1个或多个环状部件中的至少1个为边缘环。另外，虽然省略了图示，但基片支承部11也可以包括调温模块，其构成为将静电吸盘、环组件112和基片W中的至少1个调节为目标温度。调温模块可以包括加热器、传热介质、流路或它们的组合。流路中流通有盐水、气体等传热流体。另外，基片支承部11也可以包括传热气体供给部，其构成为向基片W的背面与基片支承面111a之间供给传热气体。

气体导入部构成为将来自气体供给部20的至少1种处理气体导入等离子体处理空间10s内。在一个实施方式中，气体导入部包括中央气体注入部(CGI：Center GasInjector)13。中央气体注入部13配置在基片支承部11的上方，安装在形成于电介质窗101的中央开口部处。中央气体注入部13具有至少1个气体供给口13a、至少1个气体流路13b和至少1个气体导入口13c。供给到气体供给口13a的处理气体通过气体流路13b从气体导入口13c导入到等离子体处理空间10s内。另外，气体导入部除了中央气体注入部13之外或代替中央气体注入部13，可以包括安装在形成于侧壁102的1个或多个开口部处的1个或多个侧方气体注入部(SGI：Side Gas Injector)。

气体供给部20可以包括至少1个气体源21和至少1个流量控制器22。在一实施方式中，气体供给部20构成为将至少1种处理气体分别从对应的气体源21经由分别对应的流量控制器22供给到气体导入部。各流量控制器22例如可以包括质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。气体供给部20还可以包括对至少1种处理气体的流量进行调制或使之脉冲化的至少1个流量调制设备。

电源30包括经由至少1个阻抗匹配电路与等离子体处理腔室10耦合的RF电源31。RF电源31构成为对基片支承部11的导电性部件和天线14供给3个RF信号(RF电力)。由此，从供给到等离子体处理空间10s的至少1种处理气体形成等离子体。从而，RF电源31能够作为等离子体生成部12的至少一部分发挥功能。另外，通过对基片支承部11的导电性部件供给偏置用的RF信号，能够在基片W上产生偏置电位，将形成的等离子体中的离子吸引至基片W。

在一个实施方式中，RF电源31包括第一RF生成部31a、第二RF生成部31b和第三RF生成部31c。第一RF生成部31a与天线14耦合，第二RF生成部31b和第三RF生成部31c与导电性部件耦合。

第一RF生成部31a经由至少1个阻抗匹配电路与天线14耦合，生成等离子体生成用的第一RF脉冲信号(HF电力的脉冲信号)。所生成的第一RF脉冲信号被供给至天线14。在一个实施方式中，第一RF脉冲信号具有13MHz～150MHz范围内的第一频率。在一个实施方式中，第一RF脉冲信号具有13MHz～100MHz范围内的第一频率。在一个实施方式中，第一RF脉冲信号具有20MHz～60MHz范围内的第一频率。第一RF脉冲信号包括多个脉冲循环，具体而言如后所述包括多个主循环。各主循环包括第一期间和第二期间。第一期间包括多个第一子循环，第二期间包括多个第二子循环。第一子循环具有第一时间期间，第二子循环具有第二时间期间。在一个实施方式中，第一时间期间与第二时间期间相同。该情况下，各主循环包括多个子循环。第一RF脉冲信号具有至少3个功率水平，各功率水平为0以上。因此，第一RF脉冲信号可以具有High(高)/Middle(中)/Low(低)功率水平，它们大于零。另外，第一RF脉冲信号也可以具有High/Low功率水平和零功率水平(Off)。在一个实施方式中，第一RF脉冲信号在多个第一子循环和多个第二子循环的每一个具有3个以上不同的功率水平。

第二RF生成部31b构成为经由至少1个阻抗匹配电路与基片支承部11内的下部电极耦合，生成第二RF脉冲信号(LF1电力的脉冲信号)。所生成的第二RF脉冲信号被供给至基片支承部11内的下部电极。第二RF脉冲信号具有第二频率。第二频率可以与第一频率相同也可以不同。在一个实施方式中，第二频率比第一频率低。在一个实施方式中，第二RF脉冲信号具有100kHz～60MHz范围内的第二频率。在一个实施方式中，第二RF脉冲信号具有小于1MHz的第二频率(千赫兹RF频率)。在一个实施方式中，第二RF脉冲信号具有1MHz～15MHz范围内的第二频率。在一个实施方式中，第二RF脉冲信号具有100kHz～2MHz范围内的第二频率。第二RF脉冲信号包括多个脉冲循环。第二RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为零以上。因此，第二RF脉冲信号可以具有High/Low功率水平，它们大于零。另外，第二RF脉冲信号也可以具有大于零的功率水平和零功率水平，即On/Off信号(通/断信号)。在一个实施方式中，第二RF脉冲信号在多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平，在第二期间具有零功率水平。

第三RF生成部31c构成为经由至少1个阻抗匹配电路与基片支承部11内的下部电极耦合，生成第三RF脉冲信号(LF2电力的脉冲信号)。所生成的第三RF脉冲信号被供给至基片支承部11内的下部电极。在一个实施方式中，第三RF脉冲信号具有比第二RF脉冲信号低的频率。在一个实施方式中，第三RF脉冲信号具有100kHz～4MHz范围内的第三频率。在一个实施方式中，第三RF脉冲信号具有100kHz～2MHz范围内的第三频率。在一个实施方式中，第三RF脉冲信号具有小于1MHz的第三频率(千赫兹RF频率)。第三RF脉冲信号包括多个脉冲循环。第三RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为零以上。因此，第三RF脉冲信号可以具有High/Low功率水平，它们大于零。另外，第三RF脉冲信号也可以具有大于零的功率水平和零功率水平，即On/Off信号。第三RF脉冲信号在多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平，在第二期间具有零功率水平。

像这样，第一RF脉冲信号、第二RF脉冲信号和第三RF脉冲信号被脉冲化。第二RF脉冲信号和第三RF脉冲信号在On状态(通状态)与Off状态(断状态)之间、或者2个以上不同的On状态(High/Low)之间被脉冲化。第一RF脉冲信号在2个以上不同的On状态(High/Low)与Off状态之间、或者3个以上不同的On状态(High/Middle/Low)之间被脉冲化。第一RF脉冲信号也可以在On状态与Off状态之间或者2个不同的On状态(High/Low)之间被脉冲化。

控制部2向第一RF生成部31a、第二RF生成部31b和第三RF生成部31c分别输出指示各脉冲信号的供给的控制信号。由此，在预先确定的时机供给包括多个脉冲循环(主循环和子循环)的第一RF脉冲信号、第二RF脉冲信号和第三RF脉冲信号，从等离子体处理腔室10内的处理气体生成等离子体。并且，通过将基片暴露在生成的等离子体中来进行等离子体处理。由此能够提高工艺的效能，实现高精度的等离子体处理。关于控制部2进行的第一RF脉冲信号、第二RF脉冲信号以及第三RF脉冲信号的On/Off状态或者零以上的功率水平的控制时机，将在后文中叙述。

另外，电源30也可以包括与等离子体处理腔室10耦合的DC电源32。DC电源32包括偏置DC生成部32a。在一实施方式中，偏置DC生成部32a构成为与基片支承部11的导电性部件连接，生成偏置DC信号。所生成的偏置DC信号被施加于基片支承部11的导电性部件。在一个实施方式中，偏置DC信号也可以施加于静电吸盘内的电极等其他的电极。在各种实施方式中，偏置DC信号也可以被脉冲化。此外，偏置DC生成部32a可以与RF电源31一同设置，也可以代替第二RF生成部31b和第三RF生成部31c而设置。

天线14包括1个或多个线圈。在一个实施方式中，天线14可以包括配置在同轴上的外侧线圈和内侧线圈。该情况下，RF电源31可以与外侧线圈和内侧线圈双方连接，也可以与外侧线圈和内侧线圈中的任一个连接。在前者的情况下，可以对外侧线圈和内侧线圈双方连接同一RF生成部，也可以对外侧线圈和内侧线圈分别连接单独的RF生成部。

排气系统40例如能够与设置在等离子体处理腔室10的底部的气体排出口10e连接。排气系统40可以包括压力调节阀和真空泵。通过压力调节阀调节等离子体处理空间10s内的压力。真空泵可以包括涡轮分子泵、干泵或它们的组合。

<脉冲信号>

接着对RF电力的脉冲信号进行说明。例如，在等离子体处理是用于蚀刻深宽比高的深孔的工艺的情况下，能够使用HF电力、LF1电力和LF2电力的脉冲信号，使离子的入射角成为垂直，或者能够提高掩模选择比。

图3是表示自由基、离子、电子温度(等离子体电子温度)、离子能量、副产物随时间的变化之一例的说明图。图3的横轴表示使RF电力的供给停止(OFF)后的经过时间(1个周期)。图3的纵轴表示OFF时间中自由基(Radical)、离子(Ions)、电子温度(Te)、离子能量(εl)、副产物(By-products)的各时间的状态。

如图3所示，自由基在使RF电力为Off状态之后的变化缓慢，相对地，离子和电子温度在使RF电力为Off状态之后的变化比自由基快。在考虑了这样的等离子体中的自由基、离子、电子温度的衰减、能量的变化等的基础上，控制HF电力和LF电力(例如LF1电力和LF2电力)的脉冲信号。

作为在使HF电力为Off状态之后供给的LF电力的脉冲信号的一个例子，存在如下控制：在电子温度高的初始时间使LF电力为Off状态，在电子温度降低之后使LF电力成为On状态。该情况下，在等离子体中残留有离子、电子温度低的时间使用LF电力，能够高效地将该离子吸引至基片。

作为在使HF电力为Off状态之后供给的LF电力的脉冲信号的另一个例子，使用离子能量作为等离子体参数，在电子温度几乎不变化的时间控制LF2电力。由此，能够控制离子能量，更垂直地控制离子的入射角。

如上所述，根据自由基、离子、电子温度、离子能量、副产物等等离子体参数的变化来控制使HF电力和LF电力成为On/Off状态的时机。由此，能够提高工艺的性能。以下对RF电力的脉冲信号的供给时机进行说明。RF电力的脉冲信号的供给时机由控制部2控制。

以下，对等离子体处理为蚀刻处理且蚀刻对象膜例如为硅的情况进行说明。但是，能够应用本公开的等离子体处理不限于蚀刻处理，例如也可以是成膜处理。另外，蚀刻对象膜也不限定于硅，能够将本公开应用于其他种类的膜。

<双频的脉冲信号>

使用比较例1和比较例2对第一实施方式的双频的RF电力脉冲的脉冲模式进行说明。其中，在第一实施方式、比较例1和比较例2中，双频的(2个)RF电力是HF电力(源功率)和LF1电力(偏置电力)。

[比较例1]

图4是表示比较例1中2个RF电力为连续波的模式的说明图。图4的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。图5表示执行比较例1对蚀刻对象膜进行蚀刻的情况下的结果。在图5中，虚线的左侧表示隔着掩模201对蚀刻对象膜200进行蚀刻的图案稠密的区域(密图案Pa)。另外，虚线的右侧表示隔着掩模201对蚀刻对象膜200进行蚀刻的图案稀疏的区域(疏图案Pb)。

在比较例1的情况下，如图5所示，在密图案Pa处，蚀刻对象膜200中到达凸部200a、200a之间的凹部200b的底部的离子少，凸部200a被过度蚀刻。另一方面，在疏图案Pb处，虽然能够蚀刻得比密图案Pa深，但具有凸部200a去往下方而变粗的锥形形状。因此，比较例1有时无法适当地控制蚀刻后的疏密图案形状。

[比较例2]

图6是表示比较例2中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图7是表示比较例2中子循环1个周期的双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图6和图7的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。

HF电力和LF1电力各自的脉冲信号包括多个脉冲循环。以下，将该脉冲循环与后述第一实施方式的用语对应地称为子循环。子循环具有第一子期间(S1)和第二子期间(S2)，HF电力和LF1电力的各脉冲信号的控制以该子循环为1个周期被反复执行。

在比较例2中的双频的RF电力脉冲的控制中，HF电力的On状态和LF1电力的On状态在时间上重叠(overlap)。即，在使HF电力为On状态的期间，使LF1电力为On状态，在使HF电力为Off状态的期间，使LF1电力为Off状态。

第一RF生成部31a构成为生成第一RF脉冲信号(HF电力)，在比较例2中，第一RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。例如，第一RF脉冲信号可以具有27MHz的频率。

第二RF生成部31b构成为生成第二RF脉冲信号(LF1电力)，在比较例2中，第二RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。第二RF脉冲信号的频率比第一RF脉冲信号的频率低。例如，第二RF脉冲信号具有13MHz的频率。

在图7的第一子期间(S1)中，HF电力和LF1电力被维持为On状态。即，在时刻t0，HF电力和LF1电力转变为On状态，在时刻t1，HF电力和LF1电力转变为Off状态。由此，在时刻t0到时刻t1的时间中，通过HF电力的供给，生成包含自由基和离子的等离子体，通过LF1电力的供给，控制到达要蚀刻的凹部的底部的离子通量(离子量)，促进蚀刻。

在第一子期间(S1)后的时刻t1，HF电力和LF1电力转变为Off状态，在第二子期间(S2)，HF电力和LF1电力被维持为Off状态。在第二子期间(S2)中，HF电力为Off状态，因此如图3中的一例所示，自由基、离子、电子温度按各自的时间常数衰减。另外，在第二子期间(S2)中，HF电力和LF1电力为Off状态，因此副产物被排出(排气)。

在经过了第二子期间(S2)后的时刻t2，从第二子期间(S2)返回第一子期间(S1)，在时刻t0，HF电力和LF1电力再次转变为On状态。并且，HF电力和LF1电力的各脉冲信号的控制以第一子期间(S1)和第二子期间(S2)为1个周期被反复执行。子循环的1个周期为1kHz～20kHz。多个子循环具有相同的时间期间，每个子循环具有50μs～100μs的时间期间。即，子循环的1个周期为50μs～100μs。

在比较例2中，第二RF生成部31b构成为使第二RF脉冲信号的功率水平的变化的时机与第一RF脉冲信号的功率水平的变化的时机同步。

另外，第一子期间(S1)被设定为30μs以下。接着的第二子期间(S2)被设定为任意的时间，可以比30μs长。即，在本例中HF电力和LF1电力在第一子期间(S1)中保持30μs以下的时间被维持为On状态，在第二子期间(S2)的任意的时间被维持为Off状态，反复On/Off。这样，通过使LF1电力的1个周期中的供给时间为30μs以下，能够垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。

此外，第一子期间(S1)的HF电力的功率水平是第一功率水平的一个例子。第二子期间(S2)的HF电力的功率水平是第二功率水平的一个例子，是零功率水平。第一子期间(S1)的LF1电力的功率水平是第三功率水平的一个例子。第二子期间(S2)的LF1电力的功率水平是第四功率水平的一个例子，是零功率水平。

在比较例2中，如上所述，在第一子期间(S1)使用等离子体进行蚀刻对象膜的蚀刻，在第二子期间(S2)将副产物排出。于是，与比较例1相比能够改善蚀刻后的图案形状。

然而，在执行比较例1对蚀刻对象膜进行了蚀刻的情况下，如图8所示，在密图案Pa处，凸部200a形成为要求的形状，但蚀刻对象膜200未被蚀刻至要求的深度。另一方面，在疏图案Pb处，虽然能够蚀刻得比密图案Pa深，但具有凸部200a去往下方而变粗的锥形形状。因此，比较例2有时无法适当地控制蚀刻后的疏密图案形状。于是，发明人经过深入研究发现，这种无法控制图案形状的原因在于，第二子期间(S2)的时间短，副产物未被充分排出而残留于凹部200b。

[第一实施方式]

图9是表示第一实施方式中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图9的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。

HF电力和LF1电力各自的脉冲信号包括多个脉冲循环，具体如后所述包括多个主循环，进而各主循环包括多个子循环。主循环具有第一期间(M1)和第二期间(M2)。主循环的1个周期为10Hz～200Hz。第一期间(M1)具有多个第一子循环，第二期间(M2)具有第二子循环。第一子循环和第二子循环的期间与比较例2的子循环的期间相同，第一子循环和第二子循环的1个周期为1kHz～20kHz。并且，HF电力和LF1电力的各脉冲信号的控制以主循环为1个周期被反复执行。

在图9的第一期间(M1)中，在各第一子循环进行与比较例2的子循环同样的HF电力和LF1电力的各脉冲信号的控制。即，在第一子循环，在第一子期间(S1)中HF电力和LF1电力被维持为On状态，在第二子期间(S2)中HF电力和LF1电力被维持为Off状态。于是，在第一子期间(S1)使用包含自由基和离子的等离子体进行蚀刻对象膜的蚀刻，在第二子期间(S2)将副产物排出。并且，在第一期间(M1)中，该第一子循环被反复执行，蚀刻对象膜的蚀刻得到推进。

接着，在第二期间(M2)中，在各第二子循环，HF电力的脉冲信号被与第一期间(M1)同样地控制。即，在第一子期间(S1)中HF电力被维持为On状态，在第二子期间(S2)中HF电力被维持为Off状态。此外，第一子期间(S1)的HF电力与第一期间(M1)中为On状态的HF电力相同。另一方面，在各第二子循环，在第一子期间(S1)和第二子期间(S2)均未供给LF1电力，即LF1电力的脉冲信号(第二RF脉冲信号)的功率水平为零功率水平。该情况下，在第二期间(M2)中由于LF1电力为Off状态，因此副产物被排出。而且，第二期间(M2)足够长，被预先设定为副产物不会附着于基片W上的时间。

在执行第一实施方式对蚀刻对象膜进行了蚀刻的情况下，如图10所示，在密图案Pa和疏图案Pb的任一者处，凸部200a均形成为要求的形状，能够将蚀刻对象膜200蚀刻至要求的深度。这是因为，通过在第二期间(M2)中使LF1电力为Off状态，副产物被充分地排出从而不残留。即，通过应对比较例2中的形状改善的主要原因，在第一实施方式中能够适当地控制蚀刻后的疏密图案形状。

因而，第一RF脉冲信号(HF)在多个第一子循环(Sub cycle 1)和多个第二子循环(Sub cycle 2)的每一个具有2个以上不同的功率水平(On/Off)。多个第一子循环包含于第一期间(M1)。多个第二子循环包含于第二期间(M2)。第一子循环具有第一时间期间，第二子循环具有第二时间期间。在一个实施方式中，第一时间期间与第二时间期间相同。该情况下，各主循环包括多个子循环(Sub Cycle 1+Sub Cycle2)。第一RF脉冲信号(HF)在多个第一子循环的每一个具有第一脉冲模式，在多个第二子循环的每一个具有第二脉冲模式。在一个实施方式中，第一脉冲模式与第二脉冲模式相同。另外，第二RF脉冲信号(LF1)在第一期间(M1)内的多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平(On/Off)，在第二期间(M2)具有零功率水平。即，第二RF脉冲信号(LF1)在第二期间(M2)被维持为零功率水平。

[第一实施方式的变形例]

此外，作为第一实施方式的变形例，也可以如图11所示那样在第二期间(M2)不供给HF电力，使该HF电力为Off状态。该情况下，在第二期间(M2)中蚀刻对象膜的蚀刻不推进，副产物被更可靠地排出。

[第二实施方式]

图12是表示第二实施方式中双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图13是表示第二实施方式中子循环1个周期的双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图12和图13的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。

如图12所示，第二实施方式与第一实施方式同样地，主循环具有包括多个第一子循环的第一期间(M1)和包括多个第二子循环的第二期间(M2)。主循环的1个周期为10Hz～200Hz。如图13所示，HF电力的各子循环(第一子循环和第二子循环)包括第一子期间(S1)和第二子期间(S2)，以第一子期间(S1)、第二子期间(S2)以及排气期间为1个周期。第一期间(M1)中的LF1电力的各第一子循环包括第三子期间(S3)和第四子期间(S4)，以第三子期间(S3)、第四子期间(S4)以及排气期间为1个周期。在第二期间(M2)的各第二子循环中不供给LF1电力。第一子循环和第二子循环的1个周期为1kHz～20kHz。并且，HF电力和LF1电力的各脉冲信号的控制以主循环为1个周期被反复执行。

第一RF生成部31a构成为生成第一RF脉冲信号(HF电力)，在第二实施方式中，第一RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。例如，第一RF脉冲信号可以具有27MHz的频率。

第二RF生成部31b构成为生成第二RF脉冲信号(LF1电力)，在第二实施方式中，第二RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。例如，第二RF脉冲信号具有13MHz的频率。

在第一期间(M1)中，在各第一子循环如图13所示，HF电力的On状态与LF1电力的On状态在时间上不重叠。例如，第一RF脉冲信号在第一子期间(S1)具有第一功率水平，在第二子期间(S2)具有第二功率水平，第一功率水平为On状态，第二功率水平为Off状态。即，第二功率水平是零功率水平。第二RF脉冲信号在第三子期间(S3)具有第三功率水平，在第四子期间(S4)具有第四功率水平，第三功率水平为On状态，第四功率水平为Off状态。即，第四功率水平是零功率水平。此外，也可以是第一功率水平为High，第二功率水平为Low。另外，也可以是第三功率水平为High，第四功率水平为Low。

在图13的第一子期间(S1)中，HF电力被维持为On状态，在时间上与第一子期间(S1)一致的第四子期间(S4)中，LF1电力被维持为Off状态。由此，在时刻t0到时刻t1的时间中，通过HF电力的供给而生成包含自由基和离子的等离子体。

在时刻t1，HF电力转变为Off状态、LF1电力转变为On状态，在第二子期间(S2)中，HF电力被维持Off状态，在时间上与第二子期间(S2)一致的第三子期间(S3)中，LF1电力被维持On状态。在第二子期间(S2)中，HF电力为Off状态，因此如图3中的一例所示，自由基、离子、电子温度按各自的时间常数衰减。通过第三子期间(S3)中的LF1电力的供给，控制到达要蚀刻的凹部的底部的离子通量(离子量)，促进蚀刻。

在时刻t2，HF电力被维持Off状态，LF1电力转变为Off状态。在第二子期间(S2)和第三子期间(S3)之后的排气期间中，HF电力和LF1电力为Off状态，因此副产物被排出。

在时刻t3，1个周期结束，转移到下1个周期的第一子期间(S1)。然后，在下1个周期的时刻t0，HF电力再次转变为On状态，在第四子期间(S4)中，LF1电力被维持Off状态。即，以第一子期间(S1)、第二子期间(S2)和排气期间为1个周期，HF电力的第一子循环被反复执行。另外，以第四子期间(S4)、第三子期间(S3)和排气期间为1个周期，LF1电力的第一子循环被反复执行。第一子循环的1个周期为1kHz～20kHz。多个第一子循环具有相同的时间期间，各第一子循环具有50μs～1000μs的时间期间。即，第一子循环的1个周期为50μs～1000μs。

第三子期间(S3)与第一子期间(S1)在时间上不重叠。即，第二RF生成部31b使第二RF脉冲信号的功率水平的变化的时机相对于第一RF脉冲信号的功率水平的变化的时机偏移，使HF电力的On状态和LF1电力的On状态在时间上不重叠。

此外，第三子期间(S3)被设定为30μs以下。第一子期间(S1)、第二子期间(S2)和第四子期间(S4)被设定为任意的时间，可以比30μs长。即，在本例中，LF1电力在第三子期间(S3)中保持30μs以下的时间被维持为On状态，在第四子期间(S4)和排气期间的任意的时间被维持为Off状态，反复On/Off。这样，通过使LF1电力的1个周期中的供给时间为30μs以下，能够垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。

此外，第一子期间(S1)的HF电力的功率水平是第一功率水平的一个例子，第二子期间(S2)的HF电力的功率水平是第二功率水平的一个例子。第三子期间(S3)的LF1电力的功率水平是第三功率水平的一个例子，第四子期间(S4)的LF1电力的功率水平是第四功率水平的一个例子。

接着，在第二期间(M2)中，在各第二子循环，HF电力的脉冲信号被与第一期间(M1)同样地控制。另一方面，在各第二子循环中，在第三子期间(S3)和第四子期间(S4)均未供给LF1电力，即LF1电力的脉冲信号(第二RF脉冲信号)的功率水平为零功率水平。该情况下，在第二期间(M2)中由于LF1电力为Off状态，因此副产物被排出。而且，第二期间(M2)足够长，被预先设定为副产物不会附着于基片W上的时间。

<三频的脉冲信号>

对第三实施方式和第四实施方式的三频的RF电力脉冲的脉冲模式进行说明。此外，在第三实施方式和第四实施方式中，三频的RF电力是HF电力(源电力)、LF1电力(偏置电力)和LF2电力(偏置电力)。这些多个HF电力、LF1电力和LF2电力各自的脉冲信号包括多个脉冲循环，具体包括多个主循环，进而各主循环包括多个子循环。

[第三实施方式]

图14是表示第三实施方式中三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图15是表示第三实施方式中子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图14和图15的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。

如图14所示，第三实施方式与第一实施方式和第二实施方式同样地，主循环具有包括多个第一子循环的第一期间(M1)和包括多个第二子循环的第二期间(M2)。主循环的1个周期为10Hz～200Hz。第一期间(M1)的各第一子循环如图15所示，以第一子期间(S1)～第三子期间(S3)为1个周期。不供给LF1电力。第一子循环的1个周期为1kHz～20kHz。并且，HF电力、LF1电力和LF2电力的各脉冲信号的控制以主循环为1个周期被反复执行。

第一RF生成部31a构成为生成第一RF脉冲信号(HF电力)，在第三实施方式中，第一RF脉冲信号具有3个功率水平(High/Low/Off)。这些功率水平能够根据对象工艺任意地设定和变更。例如，第一RF脉冲信号可以具有27MHz的频率。

第二RF生成部31b构成为生成第二RF脉冲信号(LF1电力)，在第三实施方式中，第二RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。即，第二RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或2个以上的功率水平。第二RF脉冲信号的频率比第一RF脉冲信号的频率低。例如，第二RF脉冲信号具有13MHz的频率。

第三RF生成部31c构成为生成第三RF脉冲信号(LF2电力)，在第三实施方式中，第三RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。即，第三RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或2个以上的功率水平。第三RF脉冲信号的频率比第二RF脉冲信号的频率低。例如，第三RF脉冲信号具有1.2MHz的频率。

在第一期间(M1)中，在各第一子循环如图15所示，LF1电力的On状态与LF2电力的On状态在时间上不重叠，在使LF1电力为On状态的期间，使LF2电力为Off状态，在使LF1电力为Off状态的期间，使LF2电力为On状态。HF电力的On状态与LF1电力的On状态、以及HF电力的On状态与LF2电力的On状态可以在时间上重叠，也可以不重叠。

例如，第一RF脉冲信号在第一子期间(S1)具有第一功率水平，在第二子期间(S2)具有第二功率水平，在第三子期间(S3)具有第三功率水平，第一功率水平和第二功率水平为On状态，第三功率水平为Off状态。第一功率水平大于第二功率水平。第三功率水平是零功率水平。第二RF脉冲信号在第一子期间(S1)具有第四功率水平，在第二子期间(S2)和第三子期间(S3)具有第五功率水平，第四功率水平为On状态，第五功率水平为Off状态。即，第五功率水平是零功率水平。第三RF脉冲信号在第二子期间(S2)具有第六功率水平，在第一子期间(S1)和第三子期间(S3)具有第七功率水平，第六功率水平为On状态，第七功率水平为Off状态。即，第七功率水平是零功率水平。

因此，第一RF脉冲信号(HF)在多个第一子循环(Sub cycle 1)和多个第二子循环(Sub cycle 2)的每一个具有3个以上不同的功率水平(High/Low/Off)。多个第一子循环包含于第一期间(M1)。多个第二子循环包含于第二期间(M2)。第一子循环具有第一时间期间，第二子循环具有第二时间期间。在一个实施方式中，第一时间期间与第二时间期间相同。该情况下，各主循环包括多个子循环(Sub Cycle1+Sub Cycle 2)。第一RF脉冲信号(HF)在多个第一子循环的每一个具有第一脉冲模式，在多个第二子循环的每一个具有第二脉冲模式。在一个实施方式中，第一脉冲模式与第二脉冲模式相同。另外，第二RF脉冲信号(LF1)在第一期间(M1)内的多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平(On/Off)，在第二期间(M2)具有零功率水平。即，第二RF脉冲信号(LF1)在第二期间(M2)被维持为零功率水平。另外，第三RF脉冲信号(LF2)在第一期间(M1)内的多个第一子循环的每一个具有2个以上不同的功率水平(On/Off)，在第二期间(M2)具有零功率水平。即，第三RF脉冲信号(LF2)在第二期间(M2)被维持为零功率水平。

在一个实施方式中，等离子体处理方法在第一期间(M1)内的各第一子循环具有以下的工序。向天线14周期性地供给具有3个以上不同的功率水平(High/Low/Off)的第一RF脉冲信号(HF)。向基片支承部11内的下部电极周期性地供给具有2个以上不同的功率水平(On/Off)的第二RF脉冲信号(LF1)。向基片支承部11内的下部电极周期性地供给具有2个以上不同的功率水平(On/Off)的第三RF脉冲信号(LF2)。另外，等离子体处理方法在第二期间(M2)具有以下的工序。向天线14周期性地供给第一RF脉冲信号(HF)，但不向基片支承部11内的下部电极供给第二RF脉冲信号(LF1)和第三RF脉冲信号(LF2)。

在图15的第一子期间(S1)中，HF电力具有High功率水平，LF1电力为On状态，LF2电力为Off状态。即，在时刻t0到时刻t11的时间中，通过HF电力的供给而生成包含自由基和离子的等离子体。并且，在时刻t0到时刻t11的时间中，通过LF1电力的供给能够控制到达要蚀刻的凹部的底部的离子通量(离子量)，能够促进蚀刻。由此，如图16的(a)所示，蚀刻对象膜200隔着掩模201被蚀刻，在形成于蚀刻对象膜200中的凹部200b的内壁上主要附着自由基R。另外，控制离子，控制到达被蚀刻的凹部200b的底部的离子通量。

进而，第一子期间(S1)被设定为30μs以下的时间。此外，接下来的第二子期间(S2)和第三子期间(S3)被设定为任意的时间，可以比30μs长。即，在本例中HF电力和LF1电力在第一子期间(S1)中保持30μs以下的时间被维持为On状态。这样，通过在第一子期间(S1)进行30μs以下的短时间的LF1电力的供给，能够进一步垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。

在经过第一子期间(S1)后，在时刻t11，HF电力从High功率水平转变为Low功率水平(或Off状态)，LF1电力转变为Off状态，LF2电力转变为On状态。于是，如图3中的一例所示，自由基、离子、电子温度按各自的时间常数衰减。根据这些等离子体参数的衰减状态，控制在使HF电力的功率水平降低或控制为Off状态的第二子期间(S2)以及将副产物排出的第三子期间(S3)中使LF2电力为On状态的时机。

在第二子期间(S2)中，HF电力被维持为Low功率水平，LF1电力被维持为Off状态，LF2电力被维持为On状态。在第二子期间(S2)中，供给比第一子期间(S1)中供给的LF1电力的频率低的频率的LF2电力。LF2电力的Vpp比LF1电力的Vpp大。由此，在第二子期间(S2)中，能够使偏置电压的Vpp比第一子期间(S1)大，能够进一步增大离子能量，更垂直地控制离子入射角。由此，如图16的(b)所示，能够控制第二子期间(S2)中到达被蚀刻的凹部200b的底部的离子通量。而且，残留在凹部200b的底部的角部等的副产物B等被蚀刻，能够促进蚀刻。

在时刻t12，HF电力转变为Off状态(或Low功率水平)，LF1电力维持Off状态，LF2电力转变为Off状态。在第三子期间(S3)中，控制副产物B的排出(排气)。即，在第三子期间(S3)中，HF电力、LF1电力和LF2电力被维持为Off状态。由此，排出附着于凹部200b内的副产物B。由此，能够促进下一个循环的蚀刻。

在时刻t13，返回第一子期间(S1)，HF电力转变为High功率水平，LF1电力转变为On状态，LF2电力被维持为Off状态。重复第一子期间(S1)～第三子期间(S3)，第一子循环的1个周期为1kHz～20kHz。多个第一子循环具有相同的时间期间，各第一子循环为50μs～100μs。即，第一子循环的1个周期为50μs～100μs。

这样，在第一期间(M1)中，在对深宽比高的深孔进行蚀刻的工艺中，能够使用HF电力、LF1电力和LF2电力的脉冲信号提高掩模选择比，使离子的入射角垂直。由此，能够使蚀刻形状垂直，并且能够促进蚀刻。

接着，在第二期间(M2)中，在各第二子循环，HF电力的脉冲信号被与第一期间(M1)同样地控制。另一方面，在各第二子循环中，在第一子期间(S1)～第三子期间(S3)的任一个均不供给LF1电力和LF2电力。即，LF1电力的脉冲信号(第二RF脉冲信号)和LF2电力的脉冲信号(第三RF脉冲信号)的功率水平为零功率水平。该情况下，在第二期间(M2)中由于LF1电力和LF2电力为Off状态，因此副产物被排出。而且，第二期间(M2)足够长，被预先设定为副产物不会附着于基片W上的时间。

此外，在第三实施方式中，将HF电力的功率水平控制为3个水平，将LF1电力和LF2电力的功率水平控制为On/Off状态的2个水平，但不限于此。例如，也可以将HF电力的功率水平控制为4个水平或其以上。

[第四实施方式]

图17是表示第四实施方式中三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图18是在第四实施方式中表示子循环1个周期的三频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。图17和图18的横轴表示时间，纵轴表示HF电力和LF1电力的On/Off状态。

如图17所示，第四实施方式与第三实施方式同样地，主循环具有包括多个第一子循环的第一期间(M1)和包括多个第二子循环的第二期间(M2)。主循环的1个周期为10Hz～200Hz。如图15所示，HF电力的各子循环(第一子循环和第二子循环)包括第一子期间(S1)～第三子期间(S3)。第一期间(M1)中的LF1电力的各第一子循环包括第四子期间(S4)和第五子期间(S5)。第一期间(M1)中的LF2电力的各第一子循环包括第六子期间(S6)和第七子期间(S7)。在第二期间(M2)的各第二子循环中不供给LF1电力和LF2电力。第一子循环和第二子循环的1个周期为1kHz～20kHz。并且，HF电力、LF1电力和LF2电力的各脉冲信号的控制以主循环为1个周期被反复执行。

第一RF生成部31a构成为生成第一RF脉冲信号(HF电力)，在第四实施方式中，第一RF脉冲信号具有3个功率水平(High/Low/Off)。这些功率水平能够根据对象工艺任意地设定和变更。例如，第一RF脉冲信号可以具有27MHz的频率。

第二RF生成部31b构成为生成第二RF脉冲信号(LF1电力)，在第四实施方式中，第二RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。即，第二RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或2个以上的功率水平。第二RF脉冲信号的频率比第一RF脉冲信号的频率低。例如，第二RF脉冲信号具有13MHz的频率。

第三RF生成部31c构成为生成第三RF脉冲信号(LF2电力)，在第四实施方式中，第三RF脉冲信号具有2个功率水平(On/Off)。即，第三RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或2个以上的功率水平。第三RF脉冲信号的频率比第二RF脉冲信号的频率低。例如，第三RF脉冲信号具有1.2MHz的频率。

在第一期间(M1)中，在各第一子循环如图18所示，LF1电力的On状态与LF2电力的On状态在时间上不重叠，在使LF1电力为On状态的期间，使LF2电力为Off状态，在使LF1电力为Off状态的期间，使LF2电力为On状态。另外，HF电力的High功率水平与LF1电力的On状态在时间上不重叠，在使HF电力为High功率水平的期间，使LF1电力为Off状态，在使LF1电力为On状态的期间，使HF电力为Off状态或Low功率水平。同样地，HF电力的High功率水平与LF2电力的On状态在时间上不重叠，在使HF电力为High功率水平的期间，使LF2电力为Off状态，在使LF2电力为On状态的期间，使HF电力为Off状态或Low功率水平。

例如，第一RF脉冲信号在第一子期间(S1)具有第一功率水平，在第二子期间(S2)具有第二功率水平，在第三子期间(S3)具有第三功率水平，第一功率水平和第二功率水平为On状态，第三功率水平为Off状态。第一功率水平大于第二功率水平。第二功率水平大于第三功率水平，第三功率水平为零功率水平。第二RF脉冲信号在第四子期间(S4)具有第四功率水平，在第五子期间(S5)具有第五功率水平，第四功率水平为On状态，第五功率水平为Off状态。即，第五功率水平是零功率水平。第三RF脉冲信号在第六子期间(S6)具有第六功率水平，在第七子期间(S7)具有第七功率水平，第六功率水平为On状态，第七功率水平为Off状态。即，第七功率水平是零功率水平。

在图18的第一子期间(S1)中，HF电力具有High功率水平，LF1电力和LF2电力为Off状态。即，在时刻t0到时刻t11的时间中，通过HF电力的供给而生成包含自由基和离子的等离子体。由此，如图19的(a)所示，蚀刻对象膜200隔着掩模201被蚀刻，在形成于蚀刻对象膜200中的凹部200b的内壁上主要附着自由基R。

在经过第一子期间(S1)后的时刻t11，HF电力转变为Off状态，此时如图3中的一例所示，自由基、离子、电子温度按各自的时间常数衰减。根据这些等离子体参数的衰减状态，控制在使HF电力为Off状态的第三子期间(S3)、降低其功率水平的第二子期间(S2)以及将副产物排出的期间中使LF1电力和LF2电力分别为On状态的时机。此时，使LF1电力为On状态的第四子期间(S4)与使HF电力为High功率水平的第一子期间(S1)在时间上不重叠。另外，使LF2电力为On状态的第六子期间(S6)与第一子期间(S1)以及第四子期间(S4)在时间上不重叠。

在时刻t11，HF电力从High功率水平转变为Off状态，LF1电力转变为On状态。由此，在时间上与第三子期间(S3)一致的第四子期间(S4)中，LF1电力被维持为On状态，如图19的(b)所示，能够控制到达被蚀刻的凹部200b的底部的离子通量。并且，能够抑制蚀刻时的副产物的量。LF2电力在时刻t11维持Off状态，在时间上与第三子期间(S3)一致的第七子期间(S7)中，LF2电力被维持为Off状态。

进而，第四子期间(S4)被设定为30μs以下的时间。另外，第四子期间(S4)与第一子期间(S1)在时间上不重叠。通过在第四子期间(S4)中进行30μs以下的短时间的LF1电力的供给，能够进一步垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。

在经过第三子期间(S3)和第四子期间(S4)后的时刻t12，HF电力转变为Low功率水平，LF1电力转变为Off状态，LF2电力转变为On状态。在第二子期间(S2)中，HF电力维持Low功率水平直至时刻t13。在第三子期间(S3)和第二子期间(S2)中，HF电力可以为Low功率水平，也可以为Off状态。在时间上与第二子期间(S2)一致的第五子期间(S5)中，LF1电力被维持为Off状态，在时间上与第二子期间(S2)一致的第六子期间(S6)中，LF2电力被维持为On状态。如上所述，第六子期间(S6)与第一子期间(S1)以及第四子期间(S4)在时间上不重叠。

在第六子期间(S6)中，供给比第四子期间(S4)中供给的LF1电力的频率低的频率的LF2电力。LF2电力的Vpp比LF1电力的Vpp大。由此，在第六子期间(S6)中，能够使偏置电压的Vpp比第四子期间(S4)大，能够进一步增大离子能量，更垂直地控制离子入射角。由此，如图19的(c)所示，能够控制在供给LF2电力的第六子期间(S6)中到达被蚀刻的凹部200b的底部的离子通量。而且，残留在凹部200b的底部的角部等的副产物B等被蚀刻，能够促进蚀刻。

在时刻t14，1个周期结束，转移到下1个周期的第一子期间(S1)。然后，在下1个周期的时刻t0，HF电力转变为High功率水平，LF1电力和LF2电力维持Off状态。第一RF脉冲信号按照第一子期间(S1)→第三子期间(S3)→第二子期间(S2)→排气期间的顺序使HF电力为预先确定的状态。第二RF脉冲信号按照第四子期间(S4)→第五子期间(S5)→排气期间的顺序使LF1电力为预先确定的状态。第三RF脉冲信号按照第七子期间(S7)→第六子期间(S6)→排气期间的顺序使LF2电力为预先确定的状态。各第一子循环重复，1个周期为1kHz～20kHz。多个第一子循环具有相同的时间期间，各第一子循环具有50μs～1000μs的时间期间。即，第一子循环的1个周期为50μs～1000μs。

这样，在第一期间(M1)中，在对深宽比高的深孔进行蚀刻的工艺中，能够使用HF电力、LF1电力和LF2电力的脉冲信号提高掩模选择比，使离子的入射角垂直。由此，能够使蚀刻形状垂直，并且能够促进蚀刻。

接着，在第二期间(M2)中，在各第二子循环，HF电力的脉冲信号被与第一期间(M1)同样地控制。另一方面，在各第二子循环中不供给LF1电力和LF2电力。即，LF1电力的脉冲信号(第二RF脉冲信号)和LF2电力的脉冲信号(第三RF脉冲信号)的功率水平为零功率水平。该情况下，在第二期间(M2)中由于LF1电力和LF2电力为Off状态，因此副产物被排出。而且，第二期间(M2)足够长，被预先设定为副产物不会附着于基片W上的时间。

此外，在第四实施方式中，将HF电力的功率水平控制为3个水平，将LF1电力和LF2电力的功率水平控制为On/Off状态的2个水平，但不限于此。例如，也可以将HF电力的功率水平控制为4个水平或其以上。

[第四实施方式的变形例]

接着对第四实施方式的变形例进行说明。本变形例在第四实施方式中变更了第一期间(M1)的各第一子循环的三频的RF电力脉冲的脉冲模式。图20～图22是表示第四实施方式的变形例中第一子循环1个周期的双频的RF电力脉冲的脉冲模式的说明图。

对图20所示的变形例进行说明。

图18所示的脉冲模式与图20所示的脉冲模式的不同之处在于，在图20中，在第一子期间(S1)的结束时刻t11之后存在延迟时间Tdelay，但在图18中，在时刻t11之后不存在延迟时间Tdelay。以下对该不同点进行说明，图20的其他脉冲模式与图18相同，因此省略说明。

例如，如图3所示，若在电子温度高时使LF1电力或LF2电力为On状态，会产生较多的副产物，由此可能会阻碍蚀刻。因此，可以考虑避开电子温度高的时间来使LF1电力或LF2电力为On状态。即，在从时刻t11起经过了预先确定的延迟时间Tdelay之后的时刻t21，电子温度降低。在该时机使LF1电力转变为On状态。即，在从HF电力转变为Off状态的时刻t11起偏移(延迟)了延迟时间Tdelay之后，LF1电力转变为On状态。由此，能够抑制蚀刻时的副产物的量，能够促进蚀刻。

此外，在本变形例中，在延迟时间Tdelay中HF电力为Off状态，但是，延迟时间Tdelay的HF电力的功率水平也可以是比第一子期间(S1)的HF电力的功率水平低的Low水平。通过降低HF电力的功率水平，能够在供给LF1电力的时刻t21的时机之前的延迟时间Tdelay中减少自由基和离子的生成。其结果，能够控制在经过延迟时间Tdelay后的时刻t21至时刻t12的第四子期间(S4)中到达形成于蚀刻对象膜中的凹部的底部的离子通量。第四子期间(S4)被设定为30μs以下的时间。另外，第四子期间(S4)与第一子期间(S1)在时间上不重叠。此外，接下来的第五子期间(S5)和排气期间被设定为任意的时间，可以比30μs长。这样，通过在第四子期间(S4)进行30μs以下的短时间的LF1电力的供给，能够进一步垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。

另外，在时刻t12，LF1电力转变为Off状态，LF2电力转变为On状态。在第五子期间(S5)中，LF1电力转变为Off状态，在时间上与第五子期间(S5)重叠的第六子期间(S6)中，LF2电力转变为On状态。由此，在第六子期间(S6)中，与第四子期间(S4)相比能够更垂直地控制离子入射角。但是，若延迟时间Tdelay过长则离子会消失，因此延迟时间Tdelay被预先设定为适当的值。

通过该控制，使LF1电力的On/Off状态和LF2电力的On/Off状态在彼此不同的时间段转变为On状态，主要控制离子的行为。HF电力在第三子期间(S3)具有零功率水平，LF1电力在第四子期间(S4)具有大于零的功率水平，LF2电力在与第四子期间(S4)重叠的第七子期间(S7)具有零功率水平。LF2电力在第六子期间(S6)具有大于零的功率水平，LF1电力在与第六子期间(S6)重叠的第五子期间(S5)具有零功率水平，HF电力在第二子期间(S2)具有大于零的功率水平。即，LF1电力和LF2电力具有大于零的功率水平的时间不重叠。

LF2电力与LF1电力相比掩模选择比高，能够进行垂直的蚀刻。在HF电力的功率水平比第二子期间(S2)高的第一子期间(S1)中，自由基和离子被大量生成，即使在该第一子期间(S1)供给LF2电力也难以发挥上述效果。另一方面，在HF电力的功率水平比第一子期间(S1)低的第二子期间(S2)和零功率水平的第三子期间(S3)中，自由基和离子的生成降低。因此，通过在与第三子期间(S3)重叠的第四子期间(S4)供给LF1电力，在与第二子期间(S2)重叠的第六子期间(S6)供给LF2电力，容易发挥上述效果。因此，通过在这些期间供给LF1电力或LF2电力，能够提高离子能量，使离子入射角垂直。由此，在第二子期间(S2)和第三子期间(S3)中，掩模选择比高于第一子期间(S1)，能够进行垂直的蚀刻。

此外，LF1电力和LF2电力能够生成具有On状态和Off状态这2个功率水平的脉冲信号。但是，作为LF1电力和LF2电力也可以生成具有On状态、Off状态以及其中间的功率水平这样的2个以上的功率水平的脉冲信号。LF1电力和LF2电力可以具有2个不同的On状态。

对图21所示的变形例进行说明。

图21的脉冲模式与图20的脉冲模式的不同之处在于，LF1电力的On状态与LF2电力的On状态的顺序相反，与此相应地，延迟时间Tdelay的时机也偏移。延迟时间Tdelay设置在LF1电力即将转变为On状态之前。

本变形例也同样地，避开电子温度高的时间来使LF1电力或LF2电力为On状态。在本变形例中，按照LF2电力、LF1电力的顺序成为On状态。在经过第一子期间(S1)后的时刻t11，电子温度降低。在该时机即HF电力转变为比High功率水平低的Low功率水平的时刻t11，LF2电力转变为On状态，在时间上与第二子期间(S2)一致的第六子期间(S6)中，将LF2电力维持为On状态。由此，能够抑制蚀刻时的副产物的量，能够促进蚀刻。

在时间上与从时刻t11到时刻t12的第二子期间(S2)一致的第五子期间(S5)中，LF1电力维持Off状态。在本变形中，在时刻t12，HF电力转变为Off状态，LF1电力维持Off状态，LF2电力转变为Off状态。在延迟时间Tdelay中HF电力被维持为Off状态，不过，延迟时间Tdelay的HF电力的功率水平也可以是比第一子期间(S1)的HF电力的功率水平低的Low电平。通过进一步降低HF电力的功率水平，能够在供给LF1电力的时刻t22的时机之前的延迟时间Tdelay中减少自由基和离子的生成。

在从时刻t12经过延迟时间Tdelay后的时刻t22，LF1电力转变为On状态。在时刻t22，HF电力和LF2电力维持Off状态。其结果，能够控制在经过延迟时间Tdelay后的时刻t22至时刻t13的第四子期间(S4)中到达形成于蚀刻对象膜中的凹部的底部的离子通量。此时，第四子期间(S4)被设定为30μs以下的时间。另外，第四子期间(S4)与第一子期间(S1)在时间上不重叠。此外，时间上与第二子期间(S2)一致的第五子期间(S5)以及排气期间被设定为任意的时间，可以比30μs长。即，在本变形例中，LF1电力在第四子期间(S4)中保持30μs以下的时间维持On状态。这样，通过在第四子期间(S4)进行30μs以下的短时间的LF1电力的供给，能够进一步垂直地控制离子，能够进行高各向异性的蚀刻。但是，若延迟时间Tdelay过长则离子会消失，因此延迟时间Tdelay被预先设定为适当的值。

对图22所示的变形例进行说明。

图22的脉冲模式与图20和图21的脉冲模式的不同之处在于，在图20和图21中将延迟时间Tdelay设置在LF1电力即将转变为On状态之前，但在图22中，设置在LF2电力即将转变为On状态之前。

本变形例中，在第一子期间(S1)中，HF电力被维持为High功率水平，LF1电力和LF2电力被维持为Off状态。在第三子期间(S3)和时间上与第三子期间(S3)一致的第五子期间(S5)以及第七子期间(S7)中，HF电力、LF1电力和LF2电力全部被维持为Off状态(排气期间)。

之后，在时刻t21，HF电力转变为比High功率水平低的Low功率水平，LF1电力转变为On状态。在时刻t21，LF2电力维持Off状态。并且，在第二子期间(S2)中，HF电力被维持为Low功率水平。与第二子期间(S2)在时间上重叠。即，在时间上与第二子期间(S2)的一部分一致的第四子期间(S4)中，LF1电力保持30μs以下的时间内维持On状态。在第二子期间(S2)中的时刻t22，LF1电力转变为Off状态，在从时刻t22经过延迟时间Tdelay后的时刻t23，LF2电力转变为On状态。在时刻t22和时刻t23，HF电力被维持为Low功率水平。并且，在从时刻t23起在时间上与第二子期间(S2)重叠(即，在时间上与第二子期间(S2)的一部分一致)的第六子期间(S6)中，LF2电力维持On状态。

这样，在本变形例中，在HF电力被维持为Low功率水平的第二子期间(S2)中，使LF1电力和LF2电力交替地成为On状态。另外，在第四子期间(S4)进行30μs以下的短时间的LF1电力的供给。由此，能够进一步垂直地控制离子，进行高各向异性的蚀刻。另外，经过第六子期间(S6)后的时刻t24至时刻t25之间的排气期间的控制与其他第一子循环相同，因此省略说明。

如上所述，根据本实施方式的等离子体处理装置和等离子体处理方法，能够使用多个RF电力脉冲信号提高工艺的性能。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的。上述实施方式可以在不脱离要求保护的技术方案及其主要思想的情况下以各种方式省略、置换、变更。

例如，上述实施方式以电感耦合型等离子体装置为例进行了说明，但并不限定于此，也可以应用于其他等离子体装置。例如，可以代替电感耦合型等离子体装置使用电容耦合型等离子体装置。该情况下，电容耦合型等离子体装置包括上部电极和下部电极。下部电极配置于基片支承部内，上部电极配置于基片支承部的上方。并且，第一RF生成部31a与上部电极或下部电极耦合，第二RF生成部31b和第三RF生成部31c与下部电极耦合。因此，第一RF生成部31a与电感耦合型等离子体装置的天线14或电容耦合型等离子体装置的上部电极耦合。即，第一RF生成部31a与等离子体处理腔室耦合。

附图标记说明

1等离子体处理装置

10等离子体处理腔室

31a第一RF生成部

31b第二RF生成部

31c第三RF生成部。