JP2022117670A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。 The present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
特許文献1は、載置台にプラズマ生成用の高周波電力のパルス波と、プラズマ生成用の高周波電力の周波数よりも低い周波数のバイアス用の高周波電力のパルス波と、を印加するプラズマ処理方法を提案する。このプラズマ処理方法は、プラズマ生成用の高周波電力のパルス波とバイアス用の高周波電力のパルス波とが位相差を有し、プラズマ生成用の高周波電力のデューティ比はバイアス用の高周波電力のデューティ比以上になるように制御する。これにより、プラズマ生成用の高周波電力のパルス波とバイアス用の高周波電力のパルス波との間にオフセットを設ける。
エッチングされた凹部のボーイング、CDサイズのバラツキ、マスクの歪みや閉塞等を抑制又は改善するために、ラジカル、イオン密度、イオンの入射角、側壁保護等を細かく制御することが重要である。 In order to suppress or improve bowing of etched recesses, variation in CD size, mask distortion and blockage, etc., it is important to finely control radicals, ion density, ion incident angle, sidewall protection, and the like.
本開示は、プラズマ処理装置において実行されるプロセスの性能を向上させることができる技術を提供する。 The present disclosure provides techniques that can improve the performance of processes performed in plasma processing apparatuses.
本開示の一の態様によれば、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に配置され、被処理基板を支持する第1電極と、前記第1電極に対向して設けられた第2電極又はアンテナと、前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナに接続され、前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナにプラズマ生成用の第1の高周波電力パルスを供給する第1の高周波電力供給部と、前記第1電極に接続され、前記第1電極にバイアス用の第2の高周波電力パルスを供給する第2の高周波電力供給部と、前記第1の高周波電力供給部および前記第2の高周波電力供給部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1の高周波電力パルス又は前記第2の高周波電力パルスのいずれか一方にインターバル期間を設け、前記第1の高周波電力パルスのパルス周期及び前記第2の高周波電力パルスのパルス周期の少なくとも一方を前記インターバル期間の周期の5倍以上に設定し、前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスのDuty比を90%以下で出力し、前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスの出力に応じて、前記処理容器内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより被処理基板を処理するように制御する、プラズマ処理装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a processing container that can be evacuated, a first electrode that is arranged in the processing container and supports a substrate to be processed, and a second electrode that faces the first electrode or an antenna, and a first high frequency connected to the first electrode, the second electrode or the antenna and supplying a first high frequency power pulse for plasma generation to the first electrode, the second electrode or the antenna a power supply unit, a second high frequency power supply unit connected to the first electrode for supplying a second high frequency power pulse for biasing to the first electrode, the first high frequency power supply unit and the first and a control unit for controlling the high-frequency power supply unit of No. 2, wherein the control unit provides an interval period for either the first high-frequency power pulse or the second high-frequency power pulse, and the first At least one of the pulse period of the high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse is set to be five times or more the period of the interval period, and the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse A substrate to be processed by plasma generated from a processing gas supplied into the processing chamber according to the outputs of the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse, with a duty ratio of 90% or less. A plasma processing apparatus is provided, the plasma processing apparatus being controlled to process the
一の側面によれば、プラズマ処理装置において実行されるプロセスの性能を向上させることができる。 According to one aspect, it is possible to improve the performance of the process performed in the plasma processing apparatus.
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
[プラズマ処理システム]
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理装置1は、真空排気可能なプラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10の内部は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10sに供給するための少なくとも1つのガス供給口13aと、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口10eとを有する。側壁10aは接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。
[Plasma treatment system]
A configuration example of the plasma processing system will be described below. The plasma processing system includes a capacitively coupled
基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、ウェハを一例とする基板Wを支持するための中央領域(基板支持面)111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域(リング支持面)111bとを有する。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。実施形態において、本体部111は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面111aを有する。リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。1又は複数の環状部材のうち少なくとも1つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部11は、静電チャック、リングアセンブリ112及び基板Wのうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と基板支持面111aとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
The
シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、導電性部材を含む。シャワーヘッド13の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。
The
ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、ソースRF信号及びバイアスRF信号のような少なくとも1つのRF信号(RF電力)を、基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ処理チャンバ10において1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を基板支持部11の導電性部材に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。
実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材又はシャワーヘッド13の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。実施形態において、ソースRF信号は、13MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、基板支持部11の導電性部材又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給される。第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号よりも低い周波数を有する。実施形態において、バイアスRF信号は、400KHz~13.56MHzの範囲内の周波数を有する。実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、基板支持部11の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。
In an embodiment, the
なお、プラズマ処理チャンバ10内に設けられた基板支持部11の基台の導電性部材は、処理容器内に配置され、被処理基板を支持する第1電極の一例である。シャワーヘッド13の導電性部材は、第1電極に対向して設けられた第2電極の一例である。第2電極の一例であるシャワーヘッド13の替わりに第1電極に対向してアンテナを設けてもよい。プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置1に替えて誘導結合型のプラズマ処理装置を含んでもよい。誘導結合型のプラズマ処理装置では、被処理基板を支持する第1電極に対向してプラズマ処理チャンバ10の上部にアンテナが設けられ、アンテナに第1のRF生成部31aが接続されてもよい。
The conductive member of the base of the
第1のRF生成部31aは、第1電極、第2電極又はアンテナに接続されてもよい。第1のRF生成部31aは、第1電極、第2電極又はアンテナにプラズマ生成用の第1の高周波電力のパルス波である第1の高周波電力パルス(以下、「HFパルス」ともいう。)を供給する第1の高周波電力供給部の一例である。第2のRF生成部31bは、第1電極に接続され、第1電極にバイアス用の第2の高周波電力のパルス波である第2の高周波電力パルス(以下、「LFパルス」ともいう。)を供給する第2の高周波電力供給部の一例である。
The
また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。実施形態において、第1のDC生成部32aは、基板支持部11の導電性部材に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のバイアスDC信号は、基板支持部11の導電性部材に印加される。実施形態において、第1のDC信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。実施形態において、第2のDC生成部32bは、シャワーヘッド13の導電性部材に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、シャワーヘッド13の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bはRF電源31に加えて設けられている。
排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
The
制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。例えば、制御部2は、第1のRF生成部31a、及び第2のRF生成部31bを制御する。実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aを含んでもよい。コンピュータ2aは、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)2a1、記憶部2a2、及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。処理部2a1は、記憶部2a2に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。
次に、従来のプラズマ処理方法の一例について、図2を参照しながら説明し、その後、実施形態に係るプラズマ処理方法について、図3及び図4を参照しながら説明する。なお、実施形態に係るプラズマ処理方法は、制御部2により制御される。第1のRF生成部31aから供給されるソースRF信号は、第1の高周波電力又はHFとも表記する。第1の高周波電力のパルス波は、HFパルスとも表記する。第2のRF生成部31bから供給されるバイアスRF信号は、第2の高周波電力又はLFとも表記する。第2の高周波電力のパルス波は、LFパルスとも表記する。
Next, an example of a conventional plasma processing method will be described with reference to FIG. 2, and then a plasma processing method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. Note that the plasma processing method according to the embodiment is controlled by the
[従来のプラズマ処理方法]
図2は、従来のプラズマ処理方法の一例を示す図である。従来のプラズマ処理方法では、HF及びLFはパルス波である。HFパルスのDuty比は40%である。LFパルスのDuty比は25%である。図2の例では、HFとLFの位相は、HFをONする時間を基準として40%シフトされ、HFとLFのオン時間(供給時間、印加時間)は重ならない。HFをオフ(供給停止)するときにLFがオンされる。1サイクルのうちの40%はHFをオンし、25%はLFをオンし、35%はHF及びLFをオフし、合計100%となる。
[Conventional plasma processing method]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional plasma processing method. In conventional plasma processing methods, HF and LF are pulse waves. The duty ratio of the HF pulse is 40%. The duty ratio of the LF pulse is 25%. In the example of FIG. 2, the phases of HF and LF are shifted by 40% based on the time when HF is turned ON, and the ON times (supply time, application time) of HF and LF do not overlap. LF is turned on when HF is turned off (supply is stopped). 40% of the cycle has HF on, 25% has LF on, and 35% has both HF and LF off for a total of 100%.
HFをオンしている間、プラズマ及びラジカルが生成される。LFをオンしている間、プラズマ中のイオンが基板へ引き込まれ、エッチングが促進される。HF及びLFをオフしている間、エッチング時に生成された副生成物(反応生成物)が、エッチング対象物に形成された凹部から排気される。 Plasma and radicals are generated while the HF is turned on. While the LF is on, ions in the plasma are attracted to the substrate, promoting etching. While HF and LF are turned off, by-products (reaction products) generated during etching are exhausted from recesses formed in the etching target.
高いエッチングレートを維持しつつ、高い異方性のエッチング、すなわち、エッチング形状の垂直性を実現するためには、高出力のLFのパワーが必要となる。しかしながら、図2の例では、LFをオンしている間、高出力のLFのパワーを印加することで高エネルギーのイオンにより基板上のエッチング対象膜へエッチングが行われる一方で、高エネルギーのイオンのエッチングによりマスクも削れる。また、高エネルギーのイオンによりエッチングが促進されることによって多量の副生成物がマスクに付着する。これにより、エッチング対象膜の上のマスクのクロッギングが引き起こされる。マスクのクロッギングは、副生成物がマスクの側壁に付着することでマスクの間口が狭まったり、又はマスクの間口が完全に閉塞したりすることをいう。マスクのクロッギングを回避する方法として、HFとLFの両方をオフし、排気を促進する時間(Off Time)を設ける方法がある。しかし、LFをオフする時間が短いと、エッチング対象物の凹部から副生成物が効率的に排出されない。 A high LF power is required to achieve high anisotropic etching while maintaining a high etching rate, that is, to achieve verticality of the etched shape. However, in the example of FIG. 2, while the LF is turned on, high-energy ions are applied to the film to be etched on the substrate by applying high-output LF power, while high-energy ions The mask can also be removed by etching. In addition, a large amount of byproducts adhere to the mask due to the promotion of etching by high-energy ions. This causes clogging of the mask above the film to be etched. Mask clogging refers to narrowing or complete blockage of the mask opening due to adhesion of by-products to the sidewalls of the mask. As a method of avoiding clogging of the mask, there is a method of turning off both the HF and the LF and setting a time (Off Time) to promote evacuation. However, if the LF is turned off for a short time, the by-products are not efficiently discharged from the concave portions of the etching object.
そこで、以下に説明する実施形態に係るプラズマ処理方法では、HFパルスとLFパルスのオン及びオフ時間を制御しつつ、LFにはさらに低周波数でオン及びオフ時間を設定する。これにより、マスクのクロッギングを回避することができる。 Therefore, in the plasma processing method according to the embodiment described below, the on and off times of the HF pulse and the LF pulse are controlled, and the on and off times of the LF are set at a lower frequency. This avoids mask clogging.
[実施形態に係るプラズマ処理方法]
実施形態に係るプラズマ処理方法について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3は、実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示す図である。図4は、実施形態に係るプラズマ処理方法を説明するための図である。
[Plasma processing method according to the embodiment]
A plasma processing method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of the plasma processing method according to the embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the plasma processing method according to the embodiment.
実施形態に係るプラズマ処理方法では、図3に示すように、HFのパルス周波数F1(以下、単に周波数F1ともいう。)及びLFのパルス周波数F2(以下、単に周波数F2ともいう。)を設定し、オン及びオフを繰り返すサイクルを制御する。パルス周波数F1により示されるHFパルス及びパルス周波数F2により示されるLFパルスのパルス周期は、図3の例では1KHzである。HFパルスのDuty比(Duty1)及びLFパルスのDuty比(Duty2)は、50%である。HFとLFとは同期し、1サイクル目及び2サイクル目においてHFとLFのオンのタイミングとオフのタイミングは同じである。なお、Duty1は、HFのオン時間とオフ時間の合計時間に対するHFのオン時間を示す。また、Duty2は、LFのオン時間とオフ時間の合計時間に対するLFのオン時間を示す。1サイクル目及び2サイクル目においてHFとLFのオン時間及びオフ時間は同期する。ただし、HFとLFとは位相がずれてもよい。 In the plasma processing method according to the embodiment, as shown in FIG. 3, an HF pulse frequency F1 (hereinafter also simply referred to as frequency F1) and an LF pulse frequency F2 (hereinafter also simply referred to as frequency F2) are set. , controls the cycle of turning on and off. The pulse period of the HF pulse indicated by pulse frequency F1 and the LF pulse indicated by pulse frequency F2 is 1 KHz in the example of FIG. The duty ratio (Duty1) of the HF pulse and the duty ratio (Duty2) of the LF pulse are 50%. HF and LF are synchronous, and the ON timing and OFF timing of HF and LF are the same in the first cycle and the second cycle. Note that Duty1 indicates the ON time of HF with respect to the total time of ON time and OFF time of HF. Also, Duty2 indicates the ON time of the LF with respect to the total time of the ON time and OFF time of the LF. The on-time and off-time of HF and LF are synchronized in the first and second cycles. However, HF and LF may be out of phase.
3サイクル目~10サイクル目の間は、LFパルスがオフされる。LFパルスがオフされる時間をインターバル期間ともいう。パルス周波数F3(以下、単に周波数F3ともいう。)は、LFパルスのインターバル周期(LFパルスのインターバル期間)を示す。インターバル周期である周波数F3は、周波数F1及び周波数F2よりも低い。図3の例では周波数F1及びF2は、周波数F3の10倍である。周波数F3により示されるLFパルスのインターバル周期は、図3の例では0.1KHzである。Duty3は、Duty2で示されるLFパルスのオン/オフ周期を繰り返す時間(図3の1サイクル及び2サイクルの合計時間)とLFのオフ時間の合計時間(図3の3サイクル~10サイクルの合計時間)に対するLFパルスのオン/オフ周期を繰り返す時間を示す。HFのオン時間とオフ時間との合計時間が1サイクル時間以上にならなうように、1サイクル時間に対するHFのオン時間の割合がDuty1に設定される。 The LF pulse is turned off during the 3rd to 10th cycles. The time during which the LF pulse is turned off is also called an interval period. A pulse frequency F3 (hereinafter also simply referred to as frequency F3) indicates an interval period of the LF pulse (interval period of the LF pulse). Frequency F3, which is an interval period, is lower than frequency F1 and frequency F2. In the example of FIG. 3, frequencies F1 and F2 are ten times frequency F3. The interval period of the LF pulses, indicated by frequency F3, is 0.1 KHz in the example of FIG. Duty3 is the time to repeat the on/off cycle of the LF pulse indicated by Duty2 (total time of 1 cycle and 2 cycles in FIG. 3) and the total time of LF OFF time (total time of 3 to 10 cycles in FIG. 3 ) to repeat the on/off cycle of the LF pulse. The ratio of the HF ON time to one cycle time is set to Duty1 so that the total time of the HF ON time and OFF time does not exceed one cycle time.
図3の例では、LFが続けてオフ状態となるインターバル期間は、Duty2で示されるLFパルスのオン/オフの周期を繰り返す時間の合計時間(1サイクルと2サイクルの合計サイクル時間)とLFのインターバル期間との合計時間の80%に設定されている。Duty3は、LFパルスがDuty2で示されるオン及びオフを繰り返す時間(1サイクルと2サイクルの合計サイクル時間)と、LFが続けてオフ状態となるインターバル期間の合計時間の20%に設定されている。 In the example of FIG. 3, the interval period in which LF is continuously turned off is the total time of repeating the on/off cycle of the LF pulse indicated by Duty2 (total cycle time of 1 cycle and 2 cycles) and LF. It is set to 80% of the total time with the interval period. Duty3 is set to 20% of the total time of the LF pulse repeating ON and OFF indicated by Duty2 (total cycle time of 1 cycle and 2 cycles) and the interval period in which LF is continuously turned off. .
Duty3が20%のとき、HFパルスのオン/オフの周期が10回繰り返される間に、LFパルスのオン/オフの周期が2回繰り返される。1サイクル目及び2サイクル目の間、HFパルス及びLFパルスのオン/オフが周期的に繰り返される。3サイクル目~10サイクル目の間、HFパルスのオン/オフは1サイクル目及び2サイクル目と周期的に繰り返されるが、LFは、オフに制御される。図3の例では、1サイクル目及び2サイクル目に、LFパルスがHFパルスと同期する例が示されるが、これに限られず、3サイクル目以降でLFパルスがHFパルスと同期してもよい。 When Duty3 is 20%, the on/off cycle of the LF pulse is repeated twice while the on/off cycle of the HF pulse is repeated ten times. The on/off of the HF pulse and LF pulse is periodically repeated between the first cycle and the second cycle. During the 3rd to 10th cycles, the on/off of the HF pulse is periodically repeated in the 1st and 2nd cycles, but the LF is controlled to be off. The example of FIG. 3 shows an example in which the LF pulse is synchronized with the HF pulse in the 1st and 2nd cycles, but the present invention is not limited to this, and the LF pulse may be synchronized with the HF pulse in the 3rd and subsequent cycles. .
制御部2は、HFパルス及びLFパルスの出力に応じて、プラズマ処理チャンバ10内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより基板Wを処理するように制御する。これにより、LFのみをオフするインターバル期間を設けることで、マスクのクロッギングを回避することができる。その理由について、図4を参照しながら説明する。
The
本実施形態では、例えば、エッチング対象膜101としてSiO2膜が形成され、その上に有機膜等のマスク102が形成されている。ただし、基板W上の膜構造はこれに限られない。
In this embodiment, for example, a SiO 2 film is formed as the
図4に示す1サイクル目のA期間では、HFパルス及びLFパルスがオンに制御される。よって、図4(a)の上段に示すように、HFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与し、イオン、電子、ラジカルが生成される。また、図4(a)の下段に示すように、LFにより高エネルギーのイオンをエッチング対象膜101の凹部に引き込む。これにより、A期間では、高いエネルギーを持ったイオンにより、主にエッチングが促進される。イオンエネルギーが高く、エッチングレートが早くなり、イオンの入射角は比較的狭く、エッチングは垂直に進みやすいが、マスク102へのダメージが大きくなる。
In period A of the first cycle shown in FIG. 4, the HF pulse and LF pulse are controlled to be on. Therefore, as shown in the upper part of FIG. 4A, HF contributes to the generation of plasma and radicals, and ions, electrons, and radicals are generated. Further, as shown in the lower part of FIG. 4A, the LF draws high-energy ions into the concave portion of the
1サイクル目のB期間では、HFパルス及びLFパルスがオフに制御される。よって、B期間では、A期間で生成されたプラズマとラジカルが減衰し、図4(b)の上段に示すように、A期間のエッチング時に生成された副生成物(反応生成物)が、エッチング対象膜101の凹部から排出され、排気が促進される。また、図4(b)の下段に示すように、A期間のイオンと比べて弱いエネルギーを持ったイオンがマスク102の上部及び側部をエッチングすることで、マスクの側部に付着した副生成物を除去する。
In the B period of the 1st cycle, the HF pulse and LF pulse are controlled to be off. Therefore, in period B, the plasma and radicals generated in period A are attenuated, and as shown in the upper part of FIG. It is discharged from the concave portion of the
2サイクル目のA期間及びB期間では、1サイクル目と同じ動作が繰り返され、A期間では主にエッチングが促進され、B期間では主に排気が促進される。 In periods A and B of the second cycle, the same operation as in the first cycle is repeated, and etching is mainly promoted in the A period, and exhaust is mainly promoted in the B period.
3サイクル目~10サイクル目の間は、LFパルスがオフされ、HFパルスのみ、1サイクル目及び2サイクル目と同様に、Duty1に設定した50%のDuty比でオン及びオフが繰り返される。 During the 3rd to 10th cycles, the LF pulse is turned off, and only the HF pulse is repeatedly turned on and off at a duty ratio of 50% set to Duty1, similarly to the 1st and 2nd cycles.
3サイクル目のC期間では、HFがオンに制御され、LFがオフに制御される。よって、図4(c)の上段に示すように、HFによりプラズマ及びラジカルが生成される。また、LFによるイオンの引き込みがないため、図4(c)の下段に示すように、エッチング対象膜101の凹部から副生成物の排気が促進される。 In the C period of the third cycle, HF is controlled to be on and LF is controlled to be off. Therefore, plasma and radicals are generated by HF, as shown in the upper part of FIG. 4(c). In addition, since there is no ion attraction by the LF, as shown in the lower part of FIG.
3サイクル目のD期間では、HFパルス及びLFパルスがオフされる。よって、プラズマ及びラジカルが減衰し、かつLFによるイオンの引き込みがないため、図4(d)の上段に示すように、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気がより促進される。3サイクル目~10サイクル目は、(c)及び(d)の減少が繰り返されることで、エッチング対象膜101の凹部から副生成物の排気を積極的に行うことができる。このようにして、LFをオフするインターバル期間を設けることで、マスクのクロッギングを回避することができ、スループットを向上させることができる。
During the D period of the third cycle, the HF and LF pulses are turned off. Therefore, since the plasma and radicals are attenuated and LF does not attract ions, as shown in the upper part of FIG. In the 3rd cycle to the 10th cycle, the decrease in (c) and (d) is repeated, so that by-products can be actively exhausted from the recessed portions of the
[変形例]
(変形例1)
次に、HFパルスにインターバル期間を設けた変形例1について図5を参照して説明する。図5は、変形例1に係るプラズマ処理方法の一例を示す図である。変形例1では、8サイクル目~10サイクル目の間は、HFパルスがオフされ、HFパルスのインターバル期間となっている。また、変形例1では、LFパルスにインターバル期間は設けられていない。
[Modification]
(Modification 1)
Next,
パルス周波数F1により示されるHFパルス及びパルス周波数F2により示されるLFパルスのパルス周期は、変形例1では1KHzである。HFパルスのDuty比(Duty1は50%であり、LFパルスのDuty比(Duty2)は25%である。HFとLFとは同期し、1サイクル目~7サイクル目においてHFとLFのオンのタイミングは同じであり、オフのタイミングはLFがHFよりも早い。ただし、HFとLFとは位相差があってもよい。 The pulse period of the HF pulse indicated by the pulse frequency F1 and the LF pulse indicated by the pulse frequency F2 is 1 KHz in the first modification. The duty ratio of the HF pulse (Duty1 is 50%, and the duty ratio of the LF pulse (Duty2) is 25%. HF and LF are synchronized, and the timing of turning on HF and LF in the 1st to 7th cycles are the same, and the turn-off timing of LF is earlier than that of HF, although there may be a phase difference between HF and LF.
インターバル周期である周波数F3は、周波数F1及び周波数F2よりも低い。周波数F1及びF2は、周波数F3の10倍である。変形例1では、HFが続けてオフ状態となるインターバル期間は、Duty1で示されるHFパルスのオン/オフの周期を繰り返す時間の合計時間(1サイクル~7サイクルの合計サイクル時間)とHFのインターバル期間との合計時間の30%に設定されている。Duty3は、HFパルスがDuty1で示されるオン及びオフを繰り返す時間(1サイクル~7サイクルの合計サイクル時間)と、HFが続けてオフ状態となるインターバル期間の合計時間の70%に設定されている。
Frequency F3, which is an interval period, is lower than frequency F1 and frequency F2. Frequencies F1 and F2 are ten times the frequency F3. In
Duty3が70%のとき、LFパルスのオン/オフの周期が10回繰り返される間に、HFパルスのオン/オフの周期が7回繰り返される。1サイクル目~7サイクル目の間、HFパルス及びLFパルスのオン/オフが周期的に繰り返される。8サイクル目~10サイクル目の間、LFパルスのオン/オフは周期的に繰り返されるが、HFは、オフに制御される。変形例1では、1サイクル目~7サイクル目に、LFパルスがHFパルスと同期する例が示されるが、これに限られない。
When Duty3 is 70%, the on/off cycle of the HF pulse is repeated seven times while the on/off cycle of the LF pulse is repeated ten times. During the 1st to 7th cycles, the HF pulse and the LF pulse are periodically turned on/off. During the 8th to 10th cycles, the LF pulse is periodically turned on/off, but the HF is controlled to be off.
変形例1の場合、1サイクル目~7サイクル目では、図4のA期間及びB期間に示す(a)及び(b)の動作が繰り返される。ただし、変形例1では、実施形態よりもLFのオン時間が短いため、高いエネルギーを持ったイオンの引き込みの程度は小さくなり、エッチングレートが下がるが、マスクへのダメージは少なくなる。8サイクル目~10サイクル目のインターバル期間では、LFパルスがオン・オフを繰り返し、HFパルスがオフに制御される。この結果、反応生成物とエッチング中のイオンとの衝突が抑制され、マスク選択比が改善される。また、8サイクル目~10サイクル目のHFのインターバル期間では、プラズマ中の電子密度が低下するため、イオンの入射角は比較的狭く、エッチングが垂直に進みやすい。以上が、HFパルスにインターバル期間を設けた変形例1の効果である。
In the case of
(変形例2)
次に、HFパルス及びLFパルスにインターバル期間を設けた変形例2について、図6を参照して説明する。図6は、変形例2に係るプラズマ処理方法の一例を示す図である。
(Modification 2)
Next,
変形例2では、HFパルス及びLFパルスの両方にインターバル期間を設けている。図6に示すように、8サイクル目~10サイクル目の間は、LFパルスがオフされ、LFパルスのインターバル期間となっている。また、変形例2では、6サイクル目~10サイクル目の間は、HFパルスがオフされ、HFパルスのインターバル期間となっている。このように、変形例2では、HFパルス及びLFパルスの両方にインターバル期間が設けられる。
In
パルス周波数F1により示されるHFパルス及びパルス周波数F2により示されるLFパルスのパルス周期は、図6の例では1KHzである。HFパルスのDuty比(Duty1は50%であり、LFパルスのDuty比(Duty2)は25%である。HFとLFとは位相差があり、HFがオフされるタイミングにLFがオンされる。1サイクル目~5サイクル目においてHFとLFの位相差及びオン・オフのタイミングは同じである。ただし、HFとLFとは同期していてもよい。 The pulse period of the HF pulse indicated by pulse frequency F1 and the LF pulse indicated by pulse frequency F2 is 1 KHz in the example of FIG. The duty ratio (Duty1) of the HF pulse is 50%, and the duty ratio (Duty2) of the LF pulse is 25%. There is a phase difference between HF and LF, and LF is turned on at the timing when HF is turned off. The phase difference and on/off timing between HF and LF are the same in the 1st to 5th cycles, but HF and LF may be synchronized.
インターバル周期である周波数F3は、周波数F1及び周波数F2よりも低い。周波数F1及びF2は、周波数F3の10倍である。図6の例では、HFが続けてオフ状態となるインターバル期間は、Duty1で示されるHFパルスのオン/オフの周期を繰り返す時間の合計時間(1サイクル~5サイクルの合計サイクル時間)とHFのインターバル期間との合計時間の50%に設定されている。LFが続けてオフ状態となるインターバル期間は、Duty2で示されるLFパルスのオン/オフの周期を繰り返す時間の合計時間(1サイクル~7サイクルの合計サイクル時間)とLFのインターバル期間との合計時間の30%に設定されている。 Frequency F3, which is an interval period, is lower than frequency F1 and frequency F2. Frequencies F1 and F2 are ten times the frequency F3. In the example of FIG. 6, the interval period in which HF is continuously turned off is the total time of repeating the on/off cycle of the HF pulse indicated by Duty1 (total cycle time of 1 cycle to 5 cycles) and HF. It is set to 50% of the total time with the interval period. The interval period in which the LF is continuously off is the total time of repeating the on/off cycle of the LF pulse indicated by Duty2 (total cycle time of 1 cycle to 7 cycles) and the interval period of the LF. is set to 30% of
Duty3は、HFパルスがDuty1で示されるオン及びオフを繰り返す時間(1サイクル~5サイクルの合計サイクル時間)と、HFが続けてオフ状態となるインターバル期間の合計時間の50%に設定されている。Duty4は、LFパルスがDuty2で示されるオン及びオフを繰り返す時間(1サイクル~7サイクルの合計サイクル時間)と、LFが続けてオフ状態となるインターバル期間の合計時間の70%に設定されている。 Duty3 is set to 50% of the total time of the HF pulse repeating ON and OFF indicated by Duty1 (total cycle time of 1 cycle to 5 cycles) and the interval period in which HF is continuously turned off. . Duty4 is set to 70% of the total time of the LF pulse repeating ON and OFF indicated by Duty2 (total cycle time of 1 cycle to 7 cycles) and the interval period in which LF is continuously turned off. .
Duty3が50%であってDuty4が70%のとき、1サイクル目~5サイクル目の間、HFパルス及びLFパルスのオン/オフが周期的に繰り返される。6サイクル目~7サイクル目の間、LFパルスのオン/オフは周期的に繰り返されるが、HFは、オフに制御される。8サイクル目~10サイクル目の間、HFパルス及びLFパルスのいずれもオフされる。変形例2の効果は、6サイクル目~7サイクル目の効果が変形例3の9サイクル目~10サイクル目の効果となり、8サイクル目~10サイクル目の効果が変形例3の6サイクル目~8サイクル目の効果となる点を除き、次の変形例3の効果と概ね同じである。
When Duty3 is 50% and Duty4 is 70%, the HF pulse and LF pulse are periodically turned on/off during the 1st to 5th cycles. During the 6th and 7th cycles, the on/off of the LF pulse is periodically repeated, but the HF is controlled to be off. Both the HF and LF pulses are turned off during the 8th to 10th cycles. The effect of
(変形例3)
次に、HFパルス及びLFパルスにインターバル期間を設けた変形例3について、図7を参照して説明する。図7は、変形例3に係るプラズマ処理方法を説明するための図である。変形例3では、変形例2に対してLFが-20%シフトしている点が異なり、他の構成は同じである。
(Modification 3)
Next,
変形例3の場合、1サイクル目~5サイクル目では、HFパルスがオンした後LFパルスがオンに制御される。よって、HFパルスがオンしている間、図7(a)に示すように、HFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与し、イオン、電子、ラジカルが生成される。また、LFパルスがオンしている間、図7(b)に示すように、LFにより高エネルギーのイオンをエッチング対象膜101の凹部に引き込む。これにより、高いエネルギーを持ったイオンにより、主にエッチングが促進される。イオンエネルギーが高く、エッチングレートが早くなり、イオンの入射角は比較的狭く、エッチングは垂直に進みやすくなる。
In the case of
6サイクル目~8サイクル目では、HFパルス及びLFパルスがオフされる。よって、プラズマ及びラジカルが減衰し、図7(c)に示すように、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気がより促進される。9サイクル目~10サイクル目は、LFパルスのみオンされる。HFがオフしているため、図7(d)に示すように、HFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与していない分中程度のエネルギーのイオンにより、エッチングが促進される。中程度のイオンエネルギーを持つイオンにより、エッチングレートは中程度であり、マスク102へのダメージは低減する。このように、HFとLFのシフト量を調整することにより、マスク102へのダメージ量を調整することができる。
In the 6th to 8th cycles, the HF and LF pulses are turned off. Therefore, the plasma and radicals are attenuated, and as shown in FIG. Only the LF pulse is turned on in the 9th to 10th cycles. Since the HF is turned off, as shown in FIG. 7(d), ions of moderate energy accelerate the etching because the HF does not contribute to the generation of plasma and radicals. Ions with medium ion energy provide a medium etching rate and less damage to the
(変形例4)
次に、HFパルス及びLFパルスにインターバル期間を設けた変形例4について、図8を参照して説明する。図8は、変形例4に係るプラズマ処理方法を説明するための図である。図6の変形例2では、HFパルスのインターバル期間がLFパルスのインターバル期間よりも長いのに対して、変形例4では、HFパルスのインターバル期間がLFパルスのインターバル期間よりも短い点が異なる。
(Modification 4)
Next, Modification 4 in which the HF pulse and the LF pulse are provided with an interval period will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the plasma processing method according to Modification 4. As shown in FIG. In
変形例4の場合、1サイクル目~6サイクル目では、HFパルスがオンした後LFパルスがオンに制御される。よって、HFパルスがオンしている間、図8(a)に示すように、HFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与し、イオン、電子、ラジカルが生成される。また、LFパルスがオンしている間、図8(b)に示すように、LFにより高エネルギーのイオンをエッチング対象膜101の凹部に引き込む。これにより、高いエネルギーを持ったイオンにより、主にエッチングが促進される。イオンエネルギーが高く、エッチングレートが早くなり、イオンの入射角は比較的狭く、エッチングは垂直に進みやすいが、マスク102へのダメージが大きくなる。ただし、HFとLFに位相差があり、LFが-20%シフトしているため、HFとLFとが同期している場合よりもマスク102へのダメージが改善される。
In the case of modification 4, the LF pulse is turned on after the HF pulse is turned on in the 1st to 6th cycles. Therefore, while the HF pulse is on, as shown in FIG. 8A, HF contributes to the generation of plasma and radicals, generating ions, electrons, and radicals. Also, while the LF pulse is on, as shown in FIG. 8B, the LF draws high-energy ions into the concave portion of the
7サイクル目~8サイクル目では、HFパルスがオン・オフを繰り返し、LFパルスがオフされる。HFパルスがオンしている間、図8(a)に示すように、HFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与し、イオン、電子、ラジカルが生成される。また、LFパルスがオフされているため、図8(c)に示すように、1サイクル目~6サイクル目のイオンと比べて弱いエネルギーを持ったイオンがマスク102の上部及び側部をエッチングすることで、マスクの側部に付着した副生成物を除去する。
In the 7th and 8th cycles, the HF pulse is repeatedly turned on and off, and the LF pulse is turned off. While the HF pulse is on, as shown in FIG. 8A, HF contributes to the generation of plasma and radicals, generating ions, electrons, and radicals. In addition, since the LF pulse is turned off, as shown in FIG. 8C, ions having weaker energy than the ions in the first to sixth cycles etch the top and sides of the
9サイクル目~10サイクル目では、HFパルス及びLFパルスがオフされる。よって、プラズマ及びラジカルが減衰し、かつLFによるイオンの引き込みがないため、図8(d)に示すように、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気がより促進される。
In the 9th to 10th cycles, the HF and LF pulses are turned off. Therefore, the plasma and radicals are attenuated, and the LF does not attract ions, so that the by-products are further expelled from the concave portions of the
以上に説明したように、変形例1~変形例4に係る発明によれば、LF及びHFをオフするインターバル期間を設けることで、更にマスクのクロッギングを回避しつつ、排気効率を上げることができる。
As described above, according to the inventions according to
また、変形例1~変形例4に係る発明においても、HFがオンしている間はHFがプラズマ及びラジカルの生成に寄与し、イオン、電子、ラジカルが生成される。LFがオンしている間は高いエネルギーを持ったイオンにより、主にエッチングが促進される。これにより、エッチングレートを維持でき、スループットを向上させることができる。また、HFとLFに位相差を設け、HFがオンした後にLFをオンすることで、マスク102へのダメージを改善できる。
Also in the inventions according to
なお、変形例1~変形例4に係る発明においても、HFパルスのパルス周期F1及びLFパルスのパルス周期F2の少なくとも一方をインターバル期間の周期F3の5倍以上に設定する。また、HFパルスのDuty比(Duty1)及びLFパルスのDuty比(Duty2)を90%以下で出力する。そして、HFパルス及びLFパルスの出力に応じて、処理容器内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより基板を処理するように制御する。
Also in the inventions according to
(その他の変形例)
HFパルスのパルス周期を示す周波数F1は、1KHz以上かつ20KHz以下に設定されてもよい。
(Other modifications)
A frequency F1 indicating the pulse period of the HF pulse may be set to 1 KHz or more and 20 KHz or less.
Duty1は、90%以下に設定される。Duty1を90%以上に設定すると、マスクのクロッギングが発生する可能性が高まり、かつ、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気の促進が阻害されるためである。さらに、Duty1は、10%以上かつ90%以下であることが好ましい。Duty1が10%未満であると、HFがオンされる時間が短く、プラズマが着火しない可能性があるためである。
Duty1 is set to 90% or less. This is because setting
LFパルスのパルス周期を示す周波数F3は、0.1KHz以上かつ1KHz以下に設定されてもよい。Duty2は、10%以上かつ90%以下であることが好ましい。Duty2を10%未満に設定すると、LFがオンされる時間が短くなり、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気は良くなるが、エッチングレートが下がる。また、Duty2を90%よりも大きくすると、エッチングレートは上がるが、エッチング対象膜101の凹部からの副生成物の排気の悪くなり、マスクのクロッギング(マスク閉塞)を発生させ、エッチストップが発生する可能性がある。
A frequency F3 indicating the pulse period of the LF pulse may be set to 0.1 KHz or more and 1 KHz or less. Duty2 is preferably 10% or more and 90% or less. When Duty2 is set to less than 10%, the time during which the LF is turned on is shortened, and by-products are better exhausted from the concave portions of the
更に、Duty2は、60%以上かつ80%以下がより好ましい。これにより、LFをオフするインターバルの時間を更に適正化することで、副生成物の排気とエッチングレートとのバランスを最適化し、マスクのクロッギングを回避しつつ、エッチングレートを維持でき、スループットを向上させることができる。 Furthermore, Duty2 is more preferably 60% or more and 80% or less. As a result, by further optimizing the interval time for turning off the LF, it is possible to optimize the balance between the exhaust of by-products and the etching rate, avoid clogging of the mask, maintain the etching rate, and improve the throughput. can be made
周波数F1は周波数F3の5倍以上に設定される。周波数F1は周波数F3の10倍以上であればより好ましい。これにより、副生成物の排気時間を確保し、マスクのクロッギングを抑制できる。 The frequency F1 is set to be five times or more the frequency F3. More preferably, the frequency F1 is ten times or more the frequency F3. As a result, it is possible to secure the time for exhausting the by-products and suppress the clogging of the mask.
HFパルスとLFパルスとは位相差を有してもよい。つまり、LFパルスのオン時間とHFパルスのオン時間のタイミングがずれてもよい。例えば、LFパルスのオン時間とHFパルスのオン時間とが100%シフトしてもよい。LFパルスのオン時間とHFパルスのオン時間とが100%シフトしている場合、LFパルスのオン時間とHFパルスのオン時間とは重ならない。 The HF pulse and the LF pulse may have a phase difference. That is, the ON time of the LF pulse and the ON time of the HF pulse may be out of sync. For example, the on-time of the LF pulse and the on-time of the HF pulse may be shifted by 100%. If the on-time of the LF pulse and the on-time of the HF pulse are 100% shifted, the on-time of the LF pulse and the on-time of the HF pulse do not overlap.
HFパルスは例えば300W~2400Wの範囲のパワーである。LFパルスは例えば500W~7000Wの範囲のパワーである。 The HF pulses are, for example, powers in the range 300W to 2400W. The LF pulse has a power in the range of 500W to 7000W, for example.
制御部2は、以上に示した範囲で、(1)周波数F1、(2)Duty1、(3)周波数F3、(4)Duty2、及び(5)周波数F1が周波数F3の5倍以上であること、の(1)~(5)の5つの条件をすべて満たすように制御する。この条件で、本実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される。
The
なお、上記5つの条件のうち、HFのオフ時間ではパワーを0Wに制御する例を挙げて説明したが、HFをオフする替わりにLowに制御してもよい。HFをLowに制御するとは、HFを0Wよりも高いパワーであって、オン時間に出力するHFの出力レベルよりも低いパワーのHFを出力する制御をいう。 Of the above five conditions, the power is controlled to 0 W during the off time of the HF, but the power may be controlled to be Low instead of turning off the HF. Controlling HF to Low means control to output HF with power higher than 0 W and power lower than the output level of HF output during the ON time.
同様に、LFのオフ時間ではパワーを0Wに制御する例を挙げて説明したが、LFをオフする替わりにLowに制御してもよい。LFをLowに制御するとは、LFを0Wよりも高いパワーであって、オン時間に出力するLFの出力レベルよりも低いパワーのLFを出力する制御をいう。 Similarly, although the example in which the power is controlled to 0 W during the LF off time has been described, it may be controlled to be Low instead of turning off the LF. Controlling the LF to Low means control to output the LF with power higher than 0 W and power lower than the output level of the LF output during the ON time.
HFをLowに制御する場合、HFをオフに制御する場合と比べてラジカルを生成できるため、ラジカルの制御を行うことができる。よって、ラジカル制御を行いたい場合には、HFをオンした後にHFをオフするよりもLowに制御した方がよい。HFはLFよりも周波数が高いためイオンはHFの周波数の変化に追従することができない。このため、HFをLowに制御することで、主にラジカルを制御する。 When HF is controlled to be low, radicals can be generated more than when HF is controlled to be off, so radicals can be controlled. Therefore, when it is desired to control radicals, it is better to control HF to Low than to turn HF off after turning it on. Since HF has a higher frequency than LF, ions cannot follow changes in the frequency of HF. Therefore, by controlling HF to Low, mainly radicals are controlled.
LFをLowに制御する場合、LFをオフに制御する場合と比べてイオンの制御を行うことができる。LFはHFよりも周波数が低いためイオンはLFの周波数の変化に追従することができる。このため、LFをLowに制御することで、主にイオンを制御できる。 When controlling LF to Low, ions can be controlled more than when controlling LF to OFF. Since LF has a lower frequency than HF, ions can follow changes in the frequency of LF. Therefore, ions can be mainly controlled by controlling LF to Low.
以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、LFをオフ又はLowに制御するインターバル期間を設けることで、マスクのクロッギングを回避することができ、スループットを向上させることができる。 As described above, according to the plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present embodiment, mask clogging can be avoided by providing an interval period in which LF is controlled to be off or low, and throughput can be increased. can be improved.
なお、本実施形態に係るプラズマ処理方法によって示される各サイクルにおいて各種のパラメータを調整することにより、エッチング対象膜101に対するマスクの高選択比等を達成することができる。例えば、各種パラメータとは、各サイクルの各ステップ(オン、オフ等)の時間、プラズマ処理に使用する処理ガスのガス比、HF及びLFの設定出力(Highパワー、Lowパワー)、HF及びLFのパルス周期(周波数F1,周波数F2)、HF及びLFのDuty比(Duty1、Duty2)が挙げられる。
By adjusting various parameters in each cycle indicated by the plasma processing method according to the present embodiment, it is possible to achieve a high selectivity of the mask with respect to the
今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The plasma processing apparatus and plasma processing method according to the embodiments disclosed this time should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. Embodiments can be modified and improved in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims. The items described in the above multiple embodiments can take other configurations within a consistent range, and can be combined within a consistent range.
本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。 The plasma processing apparatus of the present disclosure can be applied to any type of apparatus including Atomic Layer Deposition (ALD), Capacitively Coupled Plasma (CCP), and Inductively Coupled Plasma (ICP).
1 プラズマ処理装置
2 制御部
2a コンピュータ
2a1 処理部
2a2 記憶部
2a3 通信インターフェース
10 プラズマ処理チャンバ
11 基板支持部
13 シャワーヘッド
21 ガスソース
20 ガス供給部
30 電源
31 RF電源
31a 第1のRF生成部
31b 第2のRF生成部
32a 第1のDC生成部
32b 第2のDC生成部
40 排気システム
100 シリコン基板
101 エッチング対象膜
102 マスク
111 本体部
112 リングアセンブリ
1
Claims (10)
処理容器内に配置され、被処理基板を支持する第1電極と、
前記第1電極に対向して設けられた第2電極又はアンテナと、
前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナに接続され、前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナにプラズマ生成用の第1の高周波電力パルスを供給する第1の高周波電力供給部と、
前記第1電極に接続され、前記第1電極にバイアス用の第2の高周波電力パルスを供給する第2の高周波電力供給部と、
前記第1の高周波電力供給部および前記第2の高周波電力供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1の高周波電力パルス又は前記第2の高周波電力パルスのいずれか一方にインターバル期間を設け、
前記第1の高周波電力パルスのパルス周期及び前記第2の高周波電力パルスのパルス周期の少なくとも一方を前記インターバル期間の周期の5倍以上に設定し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスのDuty比を90%以下で出力し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスの出力に応じて、前記処理容器内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより被処理基板を処理するように制御する、
プラズマ処理装置。 an evacuable processing container;
a first electrode arranged in the processing container and supporting the substrate to be processed;
a second electrode or antenna provided facing the first electrode;
a first high-frequency power supply unit connected to the first electrode, the second electrode, or the antenna and supplying a first high-frequency power pulse for plasma generation to the first electrode, the second electrode, or the antenna; ,
a second high-frequency power supply unit connected to the first electrode and supplying a second high-frequency power pulse for biasing to the first electrode;
a control unit that controls the first high-frequency power supply unit and the second high-frequency power supply unit,
The control unit
providing an interval period to either the first high-frequency power pulse or the second high-frequency power pulse;
setting at least one of the pulse period of the first high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse to be five times or more the period of the interval period;
Outputting the duty ratio of the first high frequency power pulse and the second high frequency power pulse at 90% or less,
controlling the substrate to be processed by plasma generated from the processing gas supplied into the processing container according to the outputs of the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse;
Plasma processing equipment.
処理容器内に配置され、被処理基板を支持する第1電極と、
前記第1電極に対向して設けられた第2電極又はアンテナと、
前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナに接続され、前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナにプラズマ生成用の第1の高周波電力パルスを供給する第1の高周波電力供給部と、
前記第1電極に接続され、前記第1電極にバイアス用の第2の高周波電力パルスを供給する第2の高周波電力供給部と、
前記第1の高周波電力供給部および前記第2の高周波電力供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスにインターバル期間を設け、
前記第1の高周波電力パルスのパルス周期及び前記第2の高周波電力パルスのパルス周期の少なくとも一方を前記インターバル期間の周期の5倍以上に設定し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスのDuty比を90%以下で出力し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスの出力に応じて、前記処理容器内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより被処理基板を処理するように制御する、
プラズマ処理装置。 an evacuable processing container;
a first electrode arranged in the processing container and supporting the substrate to be processed;
a second electrode or antenna provided facing the first electrode;
a first high-frequency power supply unit connected to the first electrode, the second electrode, or the antenna and supplying a first high-frequency power pulse for plasma generation to the first electrode, the second electrode, or the antenna; ,
a second high-frequency power supply unit connected to the first electrode and supplying a second high-frequency power pulse for biasing to the first electrode;
a control unit that controls the first high-frequency power supply unit and the second high-frequency power supply unit,
The control unit
providing an interval period between the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse;
setting at least one of the pulse period of the first high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse to be five times or more the period of the interval period;
Outputting the duty ratio of the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse at 90% or less,
controlling the substrate to be processed by plasma generated from the processing gas supplied into the processing container according to the outputs of the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse;
Plasma processing equipment.
請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 At least one of the pulse period of the first high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse is 10 times or more the period of the interval period,
The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The duty ratio of the first high-frequency power pulse and the second high-frequency power pulse is 10% or more and 90% or less,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-3.
請求項1~4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The duty ratio of the interval period is 10% or more and 90% or less,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-4.
請求項5に記載のプラズマ処理装置。 The duty ratio of the interval period is 60% or more and 80% or less,
The plasma processing apparatus according to claim 5.
請求項1~6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The period of the interval period is 0.1 KHz or more and 1 KHz or less.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-6.
請求項1~7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The pulse period of the first high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse are 1 KHz or more and 20 KHz or less,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-7.
請求項1~8のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The first high frequency power pulse and the second high frequency power pulse have a phase difference,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-8.
処理容器内に配置され、被処理基板を支持する第1電極と、
前記第1電極に対向して設けられた第2電極又はアンテナと、
前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナに接続され、前記第1電極、前記第2電極又は前記アンテナにプラズマ生成用の第1の高周波電力パルスを供給する第1の高周波電力供給部と、
前記第1電極に接続され、前記第1電極にバイアス用の第2の高周波電力パルスを供給する第2の高周波電力供給部と、
を備えるプラズマ処理装置において実行するプラズマ処理方法であって、
前記第1の高周波電力パルス又は前記第2の高周波電力パルスのいずれか一方にインターバル期間を設け、
前記第1の高周波電力パルスのパルス周期及び前記第2の高周波電力パルスのパルス周期の少なくとも一方を前記インターバル期間の周期の5倍以上に設定し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスのDuty比を90%以下で出力し、
前記第1の高周波電力パルス及び前記第2の高周波電力パルスの出力に応じて、前記処理容器内に供給された処理ガスから生成されるプラズマにより被処理基板を処理する、
プラズマ処理方法。 an evacuable processing container;
a first electrode arranged in the processing container and supporting the substrate to be processed;
a second electrode or antenna provided facing the first electrode;
a first high-frequency power supply unit connected to the first electrode, the second electrode, or the antenna and supplying a first high-frequency power pulse for plasma generation to the first electrode, the second electrode, or the antenna; ,
a second high-frequency power supply unit connected to the first electrode and supplying a second high-frequency power pulse for biasing to the first electrode;
A plasma processing method performed in a plasma processing apparatus comprising
providing an interval period to either the first high-frequency power pulse or the second high-frequency power pulse;
setting at least one of the pulse period of the first high-frequency power pulse and the pulse period of the second high-frequency power pulse to be five times or more the period of the interval period;
Outputting the duty ratio of the first high frequency power pulse and the second high frequency power pulse at 90% or less,
The substrate to be processed is processed with plasma generated from the processing gas supplied into the processing container according to the outputs of the first high frequency power pulse and the second high frequency power pulse;
Plasma treatment method.
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