JP2020031190A5

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Publication number: JP2020031190A5
Application number: JP2018157570A
Authority: JP
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2038-08-24

Description

一つの例示的実施形態に係るエッチングする方法を示す流れ図である。一例の基板の部分断面図である。一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置の接地導体の内部の構成の一例を示す平面図である。図１に示す工程ＳＴ１及び工程ＳＴ３の各々において実行され得る処理の例を示す流れ図である。図６の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において図５に示す工程ＳＴａが適用された一例の基板の部分断面図であり、図６の（ｂ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において図５に示す工程ＳＴｂが適用された一例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ１が適用された一例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ２が適用された一例の基板の部分断面図である。図９の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴａが適用された一例の基板の部分断面図であり、図９の（ｂ）、は方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴｂが適用された一例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ３が適用された一例の基板の部分断面図である。別の例の基板の部分断面図である。図１２の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において工程ＳＴａが適用された別の例の基板の部分断面図であり、図１２の（ｂ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において工程ＳＴｂが適用された別の例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ１が適用された別の例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ２が適用された別の例の基板の部分断面図である。図１５の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴａが適用された別の例の基板の部分断面図であり、図１５の（ｂ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴｂが適用された別の例の基板の部分断面図である。方法ＭＴの工程ＳＴ３が適用された別の例の基板の部分断面図である。

第１領域Ｒ１は、選択的にエッチングされるべき領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の材料とは異なる材料から形成されている。第１領域Ｒ１の材料及び第２領域Ｒ２の材料は限定されるものではない。第１領域Ｒ１は、例えばシリコン含有材料から形成されている。第１領域Ｒ１のシリコン含有材料は、例えばＳｉＯ_２である。第１領域Ｒ１のシリコン含有材料は、低誘電率材料であってもよい。低誘電率材料は、例えばＳｉＯＣ又はＳｉＯＣＨである。

第２の高周波電源４４は、主として基板Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち、バイアス用の高周波電力を発生するように構成されている。第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数よりも低い。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも高くてもよい。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、４０ＭＨｚ以上であってもよい。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、６０ＭＨｚ以上であってもよい。第２の高周波電源４４は、整合器４６を介して、下部電極１８に電気的に接続されている。整合器４６は、第２の高周波電源４４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスとを整合させるための整合回路を有している。

一実施形態では、工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂが交互に繰り返される。この実施形態において、制御部８０は、工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂを交互に繰り返すよう、制御Ａ及び制御Ｂを含む制御シーケンスを繰り返して実行する。この実施形態では、工程ＳＴｃが実行される。工程ＳＴｃでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂの交互の繰り返しを停止させるか否かの判定に用いられる条件である。停止条件は、例えば工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂの交互の繰り返しの回数が所定回数に達している場合に満たされる。工程ＳＴｃにおいて停止条件が満たされていないと判定される場合には、再び工程ＳＴａと工程ＳＴｂが順に実行される。一方、工程ＳＴｃにおいて停止条件が満たされていると判定される場合には、処理ＰＥの実行が終了する。なお、処理ＰＥにおいて、工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂの各々は１回だけ実行されてもよい。この場合には、処理ＰＥは、工程ＳＴｃを含まない。

以下、図１２の（ａ）及び図１２の（ｂ）、図１３、図１４、図１５の（ａ）、図１５の（ｂ）、及び図１６を参照する。図１２の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において工程ＳＴａが適用された別の例の基板の部分断面図である。図１２の（ｂ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ１において工程ＳＴｂが適用された別の例の基板の部分断面図である。図１３は、方法ＭＴの工程ＳＴ１が適用された別の例の基板の部分断面図である。図１４は、方法ＭＴの工程ＳＴ２が適用された別の例の基板の部分断面図である。図１５の（ａ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴａが適用された別の例の基板の部分断面図である。図１５の（ｂ）は、方法ＭＴの工程ＳＴ３において工程ＳＴｂが適用された別の例の基板の部分断面図である。図１６は、方法ＭＴの工程ＳＴ３が適用された別の例の基板の部分断面図である。

図１１に示す基板ＷＡがプラズマ処理装置１のチャンバ１０内に配置されて、方法ＭＴの工程ＳＴ１において処理ＰＥの工程ＳＴａが実行されると、基板ＷＡ上に堆積物ＤＰＦが形成される。図１２の（ａ）では、工程ＳＴ１において第１領域Ｒ１が基板ＷＡの深さ方向にエッチングされ、工程ＳＴａが更に実行された後の状態の基板ＷＡが示されている。工程ＳＴａが実行されると、図１２の（ａ）に示すように、基板ＷＡ上に堆積物ＤＰＦが形成される。続いて工程ＳＴｂが実行されると、図１２の（ｂ）に示すように、堆積物ＤＰＦ中のフルオロカーボンにより第１領域Ｒ１が更にエッチングされる。そして、工程ＳＴ１の実行が終了すると、基板ＷＡは、図１３に示すような形状に加工される。即ち、工程ＳＴ１によって、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２よりも基板ＷＡ内のより深い位置で上面を有するように加工される。なお、基板ＷＡに対して適用される工程ＳＴ１においても、第１領域Ｒ１は、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマから基板ＷＡに照射されるフルオロカーボンの活性種及び／又はフッ素の活性種によってエッチングされてもよい。

次いで、工程ＳＴ２が実行されると、図１４に示すように、堆積物ＤＰＣが基板ＷＡ上に形成される。なお、図１４では、工程ＳＴ１の終了後に基板ＷＡ上に残され得る堆積物ＤＰＦは省略されている。続く工程ＳＴ３において処理ＰＥの工程ＳＴａが実行されると、図１５の（ａ）に示すように、基板ＷＡ上に堆積物ＤＰＦが形成される。続いて工程ＳＴｂが実行されると、図１５の（ｂ）に示すように、堆積物ＤＰＦ中のフルオロカーボンにより第１領域Ｒ１が更にエッチングされる。工程ＳＴ２と工程ＳＴ３を含むシーケンスの１回以上の実行により、第１領域Ｒ１が更にエッチングされて、基板ＷＡは、図１６に示すような形状に加工される。なお、基板ＷＡに対して適用される工程ＳＴ３においても、第１領域Ｒ１は、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマから基板ＷＡに照射されるフルオロカーボンの活性種及び／又はフッ素の活性種によってエッチングされてもよい。

実験では、サンプル基板の表面の二つの直交する直径上の５７箇所の各々において、形成された堆積物の厚みを測定し、当該厚みと工程ＳＴ２の実行時間から、堆積物の堆積速度を求めた。そして、５７箇所の堆積速度の平均値（ｎｍ／分）とバラツキ（％）を求めた。バラツキは、以下の式により求めた。
（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／（Ａｖｅｒａｇｅ×２）×１００
ここで、Ｍａｘは、５７箇所の堆積速度のうち最大値、Ｍｉｎは、５７箇所の堆積速度のうち最小値、Ａｖｅｒａｇｅは、５７箇所の堆積速度の平均値である。実験の結果、５７箇所の堆積速度の平均値とバラツキはそれぞれ、２１．２ｎｍ／分、２．０％であった。

また、比較実験において、電磁石６０によりチャンバ１０内で磁場を形成しなかった点を除いて上記実験と同条件で、サンプル基板上に堆積物を形成した。比較実験においても、同様に、５７箇所の堆積速度の平均値（ｎｍ／分）とバラツキ（％）を求めた。比較実験の結果、５７箇所の堆積速度の平均値とバラツキはそれぞれ、２１．４ｎｍ／分、５．０％であった。

Claims

基板の第１領域を該第１領域の材料とは異なる材料から形成された該基板の第２領域に対して選択的にエッチングするためのプラズマ処理装置であって、
チャンバと、
下部電極を有し、前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
前記チャンバ内にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内のガスを励起させるために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記チャンバの内部空間の中で磁場を形成するよう構成された電磁石と、
前記電磁石に電流を供給するように構成された駆動電源と、
前記ガス供給部、前記高周波電源、及び前記駆動電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１領域が前記第２領域よりも前記基板内のより深い位置でその上面を提供するよう、プラズマエッチングによって前記第１領域をエッチングするために、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御することを含む第１の制御を実行し、
前記第１領域をエッチングした後に、前記第２領域上に炭素を含む堆積物を形成するために、炭化水素ガスのプラズマを生成するよう、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御することを含む第２の制御を実行し、
前記第２領域上に前記堆積物を形成した後に、プラズマエッチングによって、前記第１領域を更にエッチングするために、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御することを含む第３の制御を実行する、
よう構成されており、
前記第２の制御は、前記炭化水素ガスの前記プラズマの生成中に、前記電磁石により、前記基板の中心の上での水平成分よりも大きい水平成分を前記基板のエッジ側の上で有する磁場の分布を形成するよう前記駆動電源を制御することを含む、
プラズマ処理装置。