JP2016111140A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置1の全体構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置1の全体構成を示す。
(整合器)
図1に示した整合器30は、整合器(インピーダンス回路)の具体的な構成の一例である。整合器30は、直列に接続された可変コンデンサC1とインダクタLとを有す。更に、整合器30は、インダクタLに並列に接続された可変コンデンサC2を有する。
(コンティニュアスプラズマ)
本実施形態にかかるプラズマエッチング方法では、プラズマを維持させながら一のエッチング工程(以下、「第1のエッチング工程」ともいう。)から他のエッチング工程(以下、「第2のエッチング工程」ともいう。)にプロセスを切り替える。
次に、本実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。本実施形態に係るプラズマエッチング方法によりエッチングされる対象膜の一例を図2に示す。本実施形態では、エッチング対象膜は、下地膜100上にシリコン含有反射防止膜110(Siarc)、カーボンハードマスク120(CHM:Carbon Hard Mask)が積層された構成を有する。ただし、本実施形態に係るプラズマエッチング方法が適用されるエッチング対象膜に限定はなく、有機膜、酸化膜、窒化膜等のいずれの膜であってもよい。
(第1のエッチング工程(CHMエッチング)における第1のプロセス条件)
ガス種 N2/H2
高周波電力 連続波 500W
(第2のエッチング工程(Siarcエッチング)における第2のプロセス条件)
ガス種 CF4
高周波電力 パルス波 500W(10kHz) デューティー比 30%
(切替工程における高周波電力)
高周波電力 パルス波 200W(10kHz) デューティー比 50%
(コンティニュアスプラズマを使用したエッチング)
以上のプロセス条件に基づき、図3に示したコンティニュアスプラズマを使用したプラズマエッチング方法が開始されると、制御装置50は、レシピに従い第1のプロセス条件に基づき第1のエッチング工程を実行する(ステップS10:第1のエッチング工程)。これにより、第1のエッチング工程にてカーボンハードマスク120がプラズマエッチングされる。
次に、上記第1及び第2のプロセスとは異なるプロセス条件において、本実施形態に係るプラズマエッチング方法を行った場合について、図5を参照しながら説明する。図5は、上記異なるプロセス条件において本実施形態に係るプラズマエッチング方法を行った場合の結果の一例を示す。
(第1のプロセス条件:CHMエッチング)
ガス種 N2/O2
高周波電力 連続波 1000W
(第2のプロセス条件:Siarcエッチング)
ガス種 NF3/N2
高周波電力 連続波 400W
(切替工程における高周波電力)
(a)連続波 100W
(b)連続波 300W
(c)連続波 400W
(d)パルス波 400W(10kHz) デューティー比 50%
上記のプロセス条件にてコンティニュアスプラズマを使用したエッチング処理を実行したところ、(a)及び(b)では高周波の反射量が大きく、(c)及び(d)では高周波の反射量が小さい結果となっている。(c)の切替工程のように第2のエッチング工程と同じ400Wの連続波の高周波電力を使うと高周波の反射が少ないことがわかる。
次に、切替工程で印加するパルス波の高周波のデューティー比の依存性について実験した結果について、図6および図7を参照しながら説明する。ここでは、図6の上段、中断、下段及び図7の上段、中断、下段に示されるすべての結果において、切替工程でパルス波の高周波が印加されることが条件とされる。また、印加される高周波の周波数は、左から0.5kHz、10kHz、20kHzである。その他の各プロセス条件は次の通りである。
・図6の上段
Siarcのエッチング
ガス種 CF4
高周波 パルス波 600W
・図6の中段
Siarcのエッチング
ガス種 CF4/O2
高周波 パルス波 800W
・図6の下段
CHMのエッチング
ガス種 N2/O2
高周波 パルス波 500W
・図7の上段
C(カーボン)を除くHM(ハードマスク)のエッチング
ガス種 CHF3/Ar/O2
高周波 パルス波 800W
・図7の中段
Ox(酸化膜)のエッチング
ガス種 C4F8/Ar/O2
高周波 パルス波 1000W
・図7の下段
SiN(窒化膜)におけるエッチング
ガス種 CHF3/Ar/O2/CF4
高周波 パルス波 800W
これによれば、0.5kHz、10kHz、20kHzのいずれの周波数の場合にも、デューティー比を最大で10%〜90%に変化させても、可変コンデンサC1、C2の位置は、ほぼ一致し、変化していないことがわかる。
最後に、周波数の依存性について実験した結果について、図8を参照しながら説明する。図8の上段、中断、下段に示されるすべての結果において、切替工程ではパルス波の高周波が印加される。また、デューティー比は、左から10%、50%、90%である。各プロセス条件は次の通りである。
・図8の上段
Siarcのエッチング
ガス種 CF4
高周波 パルス波 600W
・図8の中段
Siarcのエッチング
ガス種 CF4/O2
高周波 パルス波 800W
・図8の下段
CHMのエッチング
ガス種 N2/O2
高周波 パルス波 500W
これによれば、0.5kHz、10kHz、20kHzのいずれの周波数の場合にも、デューティー比を10%〜90%に変化させても、可変コンデンサC1、C2の位置は、ほぼ一致し、変化していないことが示されている。以上から、本実施形態にかかるプラズマエッチング方法は、パルス波の高周波の周波数に依存性しないことがわかる。
10:ガス供給源
21:載置台
30:整合器
40:排気装置
50:制御装置
C:チャンバ
C1,C2:可変コンデンサ
L:インダクタ
Claims (3)
- 高周波電力を供給し、プラズマを維持させながらプロセス条件を切り替えて所望のエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
第1のプロセス条件に基づきプラズマエッチングを行う第1のエッチング工程と、
第1のプロセス条件と異なる第2のプロセス条件に基づきプラズマエッチングを行う第2のエッチング工程と、
前記第1及び第2のエッチング工程の間において、高周波電力を間欠的に供給する切替工程と、を有し、
前記切替工程における高周波の実効電力は、前記第2のエッチング工程における高周波の実効電力以下である、
プラズマエッチング方法。 - 前記切替工程の開始に応じて、前記高周波電力以外のプロセス条件を前記第1のプロセス条件から前記第2のプロセス条件に切り替える、
請求項1に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記切替工程の開始前に、ガスのプロセス条件を前記第1のプロセス条件から前記第2のプロセス条件に切り替える、
請求項1又は2に記載のプラズマエッチング方法。
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