JP2016119338A - プラズマエッチング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 エッチングにより形成される孔や溝がねじ曲がることを抑制可能なプラズマエッチング方法を提供する。【解決手段】第１の高周波電力を下部電極に与えつつ、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極に与える第１工程と、第１の高周波電力を下部電極に与えつつ、第２の高周波電力を連続的にＯＮにして下部電極に与える第２工程とを備え、これらは交互に実行される。エッチングにより形成される孔の内面を深部まで、付着物が被覆すると、付着物によって、孔内に入り込むイオンから内面が保護され、内面のエッチングが抑制され、孔や溝がねじ曲がることが抑制される。【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマエッチング方法に関する。
従来、プラズマエッチング方法が知られている（例えば、特許文献１）。このようなプラズマエッチング方法においては、被処理体の配置された処理容器内にルオロカーボンを含む処理ガスを導入し、処理容器内の電極間に、処理ガスをプラズマ化する第１の高周波電力と、被処理体にイオンを引き込むための第２の高周波電力であって周波数が第１の高周波電力よりも低い該第２の高周波電力とが与えられ、生成されたプラズマにより、被処理体をエッチングしている。
特許３６８１５３３号
しかしながら、プラズマエッチングにより深い孔や溝を形成する場合（比較例：図６（Ａ））、孔Ｈがねじ曲がるという現象が観察された。比較例では、２ステップエッチングを実行している。すなわち、比較例では、処理ガスとして、ヘキサフルオロ1,3ブタジエン（Ｃ４Ｆ６）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）を用い、第１工程では、第１の高周波電力を電極に与えつつ、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて電極に与え、第２工程では、第１の高周波電力を電極に与えつつ、前記第２の高周波電力を連続的にＯＮにして前記電極に与えており、それぞれの工程において、第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期している。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、エッチングにより形成される孔や溝がねじ曲がることを抑制可能なプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、一側面においては、被処理体の配置された処理容器内にフルオロカーボンを含む処理ガスを導入し、前記処理容器内の電極間に、処理ガスをプラズマ化する第１の高周波電力（好適には２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚから選択される周波数）と、前記被処理体にイオンを引き込むための第２の高周波電力であって周波数が第１の高周波電力よりも低い該第２の高周波電力（好適には４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚから選択される周波数）とが与えられ、生成されたプラズマにより、前記被処理体をエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記被処理体は、互いに異なる誘電率を有し、交互に積層された第１の膜及び第２の膜を含む多層膜と、前記多層膜上に設けられたマスクとを有し、前記第１の高周波電力を前記電極に与えつつ、前記第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて前記電極に与える第１工程と、前記第１の高周波電力を前記電極に与えつつ、前記第２の高周波電力を連続的にＯＮにして前記電極に与える第２工程と、を備え、前記第１工程及び前記第２工程は、エッチングによって形成される孔又は溝の内壁への前記処理ガス由来の付着物がこれらの開口入口付近から深部まで広がるように、交互に実行されることを特徴とする。
この場合、エッチングにより形成される孔や溝の内面を、付着物が被覆すると、付着物によって、孔内に入り込むイオンから内面が保護され、内面（側面）のエッチングが抑制され、孔や溝がねじ曲がることが抑制される。
一形態では、前記第１工程の行われる第１期間Ｔ１、及び、前記第２工程の行われる第２期間Ｔ２は、それぞれ第１期間Ｔ１＝１０秒〜６０秒、第２期間Ｔ２＝１０秒〜６０秒に設定されることを特徴とする。本形態によれば、孔内に入り込むイオンから内面が保護され、内面（側面）のエッチングが抑制され、孔や溝がねじ曲がることが抑制される。
一形態では、前記フルオロカーボンを含む処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、及び、ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｏ２ガスを含むことを特徴とする。
一形態では、前記第１工程及び前記第２工程において、前記第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、前記第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期していることを特徴とする。この場合、同期しない場合と比較して、プラズマを安定させることができる。
一形態では、第１の膜は酸化シリコン膜であり、第２の膜は窒化シリコン膜であってもよく、第１の膜は酸化シリコン膜であり、第２の膜はポリシリコン膜であってもよい。一形態では、第１の膜と第２の膜は、合計２４層以上積層されていてもよい。一形態では、マスクは、アモルファスカーボン製であってもよい。
本発明によれば、エッチングにより形成される孔や溝がねじ曲がることを抑制することができる。
プラズマ処理装置（プラズマエッチング装置）の概要を示す図である。 比較例に係るプラズマエッチング方法における高周波電力（合成波形の包絡線）のタイミングチャート（Ａ）、スイッチングパルス（Ａ１）、スイッチング時に印加される高周波パルス（Ａ２）、スイッチングパルスと高周波パルスとの合成波形（Ａ３）のタイミングチャートである。 比較例に係るフルオロカーボンの状態（Ａ）と付着物の付き方（Ｂ）を示す図である。 実施例に係るプラズマエッチング方法における高周波電力（合成波形の包絡線）のタイミングチャート（Ａ）、スイッチングパルス（Ａ１）、スイッチング時に印加される高周波パルス（Ａ２）、スイッチングパルスと高周波パルスとの合成波形（Ａ３）のタイミングチャートである。 実施例に係るフルオロカーボンの状態（Ａ）と付着物の付き方（Ｂ）を示す図である。 比較例（Ａ）と実施例（Ｂ）のエッチング状態を示す被処理体の縦断面構成図である。
以下、実施の形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図１は、実施形態に係るプラズマエッチング方法を実行するためのプラズマ処理装置の概要を示す図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、処理容器１２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は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。この処理容器１２は保安接地されている。
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。
載置台ＰＤは、その上面において被処理体であるウエハＷ（基板）を保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４には、冷媒が循環するよう、供給される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持されたウエハＷの温度が制御される。
また、プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
また、プラズマ処理装置１０には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、載置台ＰＤの温度が調整され、当該載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整されるようになっている。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵されていてもよい。
また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられており、平行平板型のプラズマ処理装置が構成されている。これら上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓが提供されている。
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。一実施形態では、上部電極３０は、載置台ＰＤの上面、即ち、ウエハ載置面からの鉛直方向における距離が可変であるように構成され得る。上部電極３０は、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は処理空間Ｓに面しており、当該電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この電極板３４は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースは、一以上のフルオロカーボンガスのソース、酸素ガス（Ｏ２ガス）のソース、及び、希ガスのソースを含み得る。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含むガスであり得る。一実施形態では、複数のガスソースは、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、及びＣ４Ｆ８ガスのソースを含み得る。また、希ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガスといった任意の希ガスのソースであることができる。
バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
また、プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
処理容器１２の底部側、且つ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート４８の下方、且つ、処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては３．２ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を更に備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ｓ内に存在する正イオンを電極板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。別の一例において、電源７０は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源７０から上部電極に印加される電圧は、−１５０Ｖ以下の電圧であり得る。即ち、電源７０によって上部電極３０に印加される電圧は、絶対値が１５０Ｖ以上の負の電圧であり得る。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されると、処理空間Ｓに存在する正イオンが、電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、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り、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。具体的に、制御部Ｃｎｔは、バルブ群４２、流量制御器群４４、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、電源７０、ヒータ電源ＨＰ、及びチラーユニットに接続されている。
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。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガスソース群から供給されるガスの選択及び流量、排気装置５０の排気、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からの電力供給、電源７０からの電圧印加、ヒータ電源ＨＰの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量及び冷媒温度を制御することが可能である。
上述のプラズマ処理装置を用いて、以下のエッチングが実行される。
まず、被処理体を用意する。この被処理体は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、支持基板１００上に、下地層１０１ａを介して、エッチング対象層１０２と、マスク１０６とを備えたウエハである。エッチング対象層１０２としては、積層構造を用いるが、材料が特に限定されるものではない。エッチング対象層１０２として、本例では、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を交互に積層したものを用いた。第１の膜と第２の膜は、合計２４層以上積層されていてもよい。本例では、支持基板１００はシリコン、下地層１０１ａはポリシリコン、マスク１０６はアモルファスカーボンなどを用いたが、いずれも他の材料とすることができる。比較例及び実施例では、処理ガスとして、ヘキサフルオロ１，３ブタジエン（Ｃ４Ｆ６）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）を用い、これらの流量は、それぞれ５０〜１００ｓｃｃｍのＣ４Ｆ６、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＨ２Ｆ２と、５０〜１００ｓｃｃｍのＯ２と、０〜２０ｓｃｃｍのＣＯからなる。
（比較例） 図６（Ａ）の比較例では、エッチング対象層１０２の厚みは１〜３μｍ、マスク１０６の厚みは１〜２μｍ、マスクの開口は直径５０〜１００ｎｍの円形とした。また、図２（Ａ）に示した高周波電力の印加条件を用いた。図２（Ａ）は、比較例に係るプラズマエッチング方法における高周波電力のタイミングチャートであり、縦軸の上方は高周波電力のＯＮ状態を示し、下方はＯＦＦ状態を示している。ＨＦは第１の高周波電力のスイッチング状態を示しており、ＬＦは第２の高周波電力のスイッチング状態を示している。
なお、図２（Ａ）は、プラズマエッチング方法における高周波電力（合成波形の包絡線）を示しており、この合成波形は、図２の（Ａ３）に示すように、各高周波電力のスイッチングパルス（Ａ１）とスイッチング時に印加される高周波パルス（Ａ２）との合成波形である。すなわち、（Ａ１）のスイッチングパルスがＯＮの期間だけ、（Ａ２）の高周波パルスによる高周波電力（第１の高周波電力、第２の高周波電力の周波数）が印加される。
また、比較例では、２ステップエッチングを実行している。
第１工程（図２（Ａ）の第１期間Ｔ１）では、第１の高周波電源６２から、第１の高周波電力を下部電極ＬＥに与えつつ、第２の高周波電源６４から、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極ＬＥに与えた。なお、Ｔ１＝８分、Ｔ２＝４分、温度＝３０℃である。なお、第１期間Ｔ１は、ローレベル（ＯＦＦ）から始まり、ハイレベル（ＯＮ）とローレベル（ＯＦＦ）を周期的に繰り返しながら、ローレベル（ＯＦＦ）で終了する期間である。
処理ガスのプラズマ化を行う第１の高周波電力（好適には２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚから選択される周波数）の周波数は、４０ＭＨｚし、第２の高周波電力（好適には４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚから選択される周波数）の周波数は、３．２ＭＨｚとした。
第２工程（図２（Ａ）の第２期間Ｔ２）では、第１の高周波電源６２から、第１の高周波電力を電極に与えつつ、第２の高周波電源６４から、第２の高周波電力を連続的にＯＮにして下部電極ＬＥに与えている。なお、第２期間Ｔ２は、ローレベル（ＯＦＦ）からハイレベル（ＯＮ）に切り替わった瞬間に始まり、ハイレベル（ＯＮ）を維持し、ハイレベル（ＯＮ）からローレベル（ＯＦＦ）に切り替わる瞬間に終了する期間である。
第１工程及び第２工程それぞれにおいて、第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期している。したがって、第１工程において、第１の高周波電力はＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極ＬＥに与えられ、第２工程において、第１の高周波電力は連続的にＯＮにして下部電極に与えされている。
なお、上述のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替える場合のスイッチング周波数は、５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであり（本例では５ｋＨｚ）、デューティ比は２０％〜９０％（本例では３０％）に設定することができる。
（実施例） 図４の実施例では、高周波電力の供給条件を除いて、被処理体の構造、処理ガスなどの諸条件は、比較例と同一である。
なお、図４（Ａ）は、プラズマエッチング方法における高周波電力（合成波形の包絡線）を示しており、この合成波形は、図４の（Ａ３）に示すように、各高周波電力のスイッチングパルス（Ａ１）とスイッチング時に印加される高周波パルス（Ａ２）との合成波形である。すなわち、（Ａ１）のスイッチングパルスがＯＮの期間だけ、（Ａ２）の高周波パルスによる高周波電力が印加される。
実施例及び比較例の第１期間Ｔ１においても、スイッチングが間欠的にＯＦＦとなる期間（プラズマが励起されていない期間）が存在する。図２（Ａ）及び図４（Ａ）の期間Ｔ３は、単一のパルスの幅を示しており、Ｔ３＜Ｔ２を満たしており、期間Ｔ３においては、高周波電力により、プラズマが、周期的（断続的）に励起され続ける。すなわち、高周波電力の振幅が大きな値（最大値）の場合には、プラズマが生成され、小さな値（最小値）の場合にはプラズマは消灯する。また、第１期間Ｔ１の期間Ｔ３以外の期間では、プラズマは消灯している。また、複数の期間Ｔ３が第１期間Ｔ１内には含まれている。
実施例では、図４に示すように、第１工程と第２工程を交互に切り替えるエッチング（以下、ダイナミックパルス・エッチングという）を実行している。
第１工程（図４（Ａ）の第１期間Ｔ１）では、第１の高周波電源６２から、第１の高周波電力を下部電極ＬＥに与えつつ、第２の高周波電源６４から、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極ＬＥに与えた。なお、期間Ｔ１は、ローレベル（ＯＦＦ）から始まり、ハイレベル（ＯＮ）とローレベル（ＯＦＦ）を周期的に繰り返しながら、ローレベル（ＯＦＦ）で終了する期間である。
処理ガスのプラズマ化を行う第１の高周波電力（好適には２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚから選択される周波数）の周波数は、４０ＭＨｚとし、第２の高周波電力（好適には４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚから選択される周波数）の周波数は、３．２ＭＨｚとした。
第２工程（図４（Ａ）の第２期間Ｔ２）では、第１の高周波電源６２から、第１の高周波電力を電極に与えつつ、第２の高周波電源６４から、第２の高周波電力を連続的にＯＮにして下部電極ＬＥに与えている。なお、第１工程の行われる第１期間Ｔ１、及び、第２工程の行われる第２期間Ｔ２は、それぞれ第１期間Ｔ１＝１０秒〜６０秒、第２期間Ｔ２＝１０秒〜６０秒に設定される。本形態によれば、孔内に入り込むイオンから内面が保護され、内面（側面）のエッチングが抑制され、孔や溝がねじ曲がることが抑制される。なお、期間Ｔ２は、ローレベル（ＯＦＦ）からハイレベル（ＯＮ）に切り替わった瞬間に始まり、ハイレベル（ＯＮ）を維持し、ハイレベル（ＯＮ）からローレベル（ＯＦＦ）に切り替わる瞬間に終了する期間である。
第１工程及び第２工程それぞれにおいて、第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期している。したがって、第１工程において、第１の高周波電力はＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極ＬＥに与えられ、第２工程において、第１の高周波電力は連続的にＯＮにして下部電極に与えられている。なお、第１の高周波電力は、第１工程及び第２工程において、ＯＮ状態のままでも、処理ガス由来の付着物の均等性の観点からは、同様の作用効果を奏する。
なお、上述のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替える場合のスイッチング周波数は、５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであり（本例では５ｋＨｚ）、デューティ比は６０％〜９０％（本例では５０％）に設定することができる。
ここで、実施例においては、第１工程（第１期間Ｔ１）及び第２工程（第２期間Ｔ２）は、エッチングによって形成される孔（又は溝）の内壁への処理ガス由来の付着物量が、付着物がこれらの開口入口付近から深部まで広がるように、交互に実行される。
なお、Ｔ１＝１０〜６０秒、Ｔ２＝１０〜６０秒であることが好ましい。これにより、エッチングによって形成される孔（又は溝）の内壁への処理ガス由来の付着物量が、付着物がこれらの開口入口付近から深部まで均一に広げることができる。詳説すれば、比較例の場合、図３（Ａ）に示すように、フルオロカーボン（ＣｘＦｙ：ｘ、ｙは適当な整数）の分子（本例ではＣ４Ｆ６）は、パルス電力の印加される第１期間Ｔ１においては、ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３、Ｆなどの分子へと分解しない。この場合には、フルオロカーボンの接着力が高いため、図３（Ｂ）の左図に示すように、マスク１０６の入り口付近、すなわち、マスク１０６の上面及び内面にのみフルオロカーボンが付着する傾向がある。
また、連続電力が印加される第２期間Ｔ２においては、図３（Ａ）に示すように、ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３、Ｆなどの分子が進行する。この場合には、フルオロカーボンの吸着力が低下し、図３（Ｂ）の右図に示すように、エッチング対象層１０２の内面にフルオロカーボンが付着する傾向がある。
一方、実施例の場合、図５（Ａ）に示すように、フルオロカーボン（ＣｘＦｙ：ｘ、ｙは適当な整数）の分子（本例ではＣ４Ｆ６）と、これが分解されたＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３、Ｆなどの分子が、同一の瞬間において処理容器内に存在することとなる。この場合には、フルオロカーボンが、図５（Ｂ）に示すように、マスク１０６の入り口付近に付着しつつ、ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３、Ｆなどの分子が、エッチング対象層１０２の内面に付着することになる。
すなわち、エッチングによって形成される孔又は溝の内壁への処理ガス由来の付着物が、入口付近から深部まで広がり、その量（厚み）が均等になる。
以上、説明したように、上述のプラズマエッチング方法は、被処理体の配置された処理容器内にフルオロカーボンを含む処理ガスを導入し、処理容器内の電極間に、処理ガスをプラズマ化する第１の高周波電力（好適には２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚから選択される周波数）と、被処理体にイオンを引き込むための第２の高周波電力であって周波数が第１の高周波電力よりも低い第２の高周波電力（好適には４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚから選択される周波数）とが与えられ、生成されたプラズマにより、被処理体をエッチングするプラズマエッチング方法であって、第１の高周波電力を下部電極に与えつつ、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて下部電極に与える第１工程と、第１の高周波電力を下部電極に与えつつ、第２の高周波電力を連続的にＯＮにして下部電極に与える第２工程と、を備え、第１工程及び第２工程は、エッチングによって形成される孔又は溝の内壁への処理ガス由来の付着物がこれらの開口入口付近から深部まで広がるように、交互に実行される。
この場合、エッチングにより形成される孔（又は溝）Ｈの内面を、付着物が被覆すると、付着物によって、孔内に入り込むイオンから内面が保護され、内面（側面）のエッチングが抑制され、孔や溝がねじ曲がることが抑制される（図６（Ｂ）参照）。
また、第１工程及び前記第２工程において、第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期している。この場合、同期しない場合と比較して、プラズマを安定させることができる。
本実施の形態において、基板処理装置として、処理容器内の下部位置に２つの高周波（ＲＦ）を印加する装置を用いたが、本発明は、これに限らず、処理容器内の上部位置に２つの高周波（ＲＦ）を印加する装置においても実行することができる。
なお、上記被処理体は、互いに異なる誘電率を有し、交互に積層された第１の膜及び第２の膜を含む多層膜からなるエッチング対象層１０２と、多層膜からなるエッチング対象層１０２上に設けられたマスク１０６とを有しており、好適には、第１の膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、第２の膜はシリコン窒化膜（ＳｉＮＸ：Ｘは窒素（Ｎ）の組成）である。すなわち、第１の膜は酸化シリコン膜であり、第２の膜は窒化シリコン膜であるが、第１の膜は酸化シリコン膜であり、第２の膜はポリシリコン膜であってもよく、特に、これらのシリコン系材料の場合には、上記と同様の作用効果がある。また、第１の膜と第２の膜は、合計２４層以上積層されていてもよい。また、マスク１０６は、アモルファスカーボン製であるが、他の材料も適用可能である。
１２…処理容器、Ｈ…孔（又は溝）、１０２…エッチング対象層、１０６…マスク。

Claims (8)

  1. 被処理体の配置された処理容器内に、フルオロカーボンを含む処理ガスを導入し、前記処理容器内の電極間に前記処理ガスをプラズマ化する第１の高周波電力と、前記被処理体にイオンを引き込むための第２の高周波電力であって周波数が第１の高周波電力よりも低い前記第２の高周波電力とが与えられ、生成されたプラズマにより、前記被処理体をエッチングするプラズマエッチング方法であって、
    前記被処理体は、互いに異なる誘電率を有し、交互に積層された第１の膜及び第２の膜を含む多層膜と、前記多層膜上に設けられたマスクとを有し、
    前記第１の高周波電力を前記電極に与えつつ、前記第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦを周期的に切り替えて前記電極に与える第１工程と、
    前記第１の高周波電力を前記電極に与えつつ、前記第２の高周波電力を連続的にＯＮにして前記電極に与える第２工程と、
    を備え、
    前記第１工程及び前記第２工程は、エッチングによって形成される孔又は溝の内壁への前記処理ガス由来の付着物がこれらの開口入口付近から深部まで広がるように、交互に実行される、
    ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
  2. 前記第１工程の行われる第１期間Ｔ１、及び、前記第２工程の行われる第２期間Ｔ２は、それぞれ第１期間Ｔ１＝１０秒〜６０秒、第２期間Ｔ２＝１０秒〜６０秒に設定されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
  3. 前記フルオロカーボンを含む処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、及び、Ｏ２ガスを含むことを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
  4. 前記第１工程及び前記第２工程において、前記第１の高周波電力のＯＮとＯＦＦは、前記第２の高周波電力のＯＮとＯＦＦに同期している、
    ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  5. 前記第１の膜は酸化シリコン膜であり、前記第２の膜は窒化シリコン膜である、
    請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  6. 前記第１の膜は酸化シリコン膜であり、前記第２の膜はポリシリコン膜である、
    請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  7. 前記第１の膜と前記第２の膜は、合計２４層以上積層されている、
    請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  8. 前記マスクは、アモルファスカーボン製である、請求項１〜７の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
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