JP5704192B2 - プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置並びに記憶媒体 - Google Patents
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処理容器内にクリーニングガスを供給し、このクリーニングガスをプラズマ化して得たプラズマにより前記処理容器内に付着した付着物を除去するクリーニング工程(a)と、
次いで前記処理容器内に、エッチングレートのプロファイル制御用の成膜ガスとして、CH 3 FガスとCHF 3 ガスとの混合ガスからなる成膜ガスまたはCH 3 FガスとHeガスとの混合ガスからなる成膜ガスを供給し、この成膜ガスをプラズマ化して得たプラズマにより、前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を成膜する成膜工程(b)と、
次いで前記処理容器内の載置台に基板を載置し、当該処理容器内にエッチングガスを供給して、このエッチングガスをプラズマ化して得たプラズマにより前記基板に対してエッチングするエッチング工程(c)と、
このエッチング工程(c)の後に前記処理容器から基板を搬出する工程(d)と、を含み、
前記基板を搬出する工程(d)が終了した後、前記工程(a)〜(d)が行われ、
前記基板における被エッチング膜は、前記成膜工程(b)を行わないときには、前記エッチング工程(c)において、基板の中央よりも外縁領域のエッチングレートが高くなる膜であることを特徴とする。
処理容器内にて、ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、
前記処理容器内に、この処理容器内に付着した付着物を除去するためのクリーニングガスを供給する手段と、
前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を形成するために、当該処理容器内に、エッチングレートのプロファイル制御用の成膜ガスとして、CH 3 FガスとCHF 3 ガスとの混合ガスからなる成膜ガスまたはCH 3 FガスとHeガスとの混合ガスからなる成膜ガスを供給する手段と、
前記処理容器内に、この処理容器内の載置台に載置された基板に対してエッチングを行うためのエッチングガスを供給する手段と、
処理容器内にて前記クリーニングガスをプラズマ化して、前記付着物を除去するステップ、次いで前記処理容器内にて前記成膜ガスをプラズマ化して、前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を成膜するステップ、次いで処理容器内にて前記エッチングガスをプラズマ化して前記載置台に載置された基板に対してエッチングを行うステップ、次いで前記処理容器から基板を搬出するステップを行い、前記基板を搬出した後、上記一連のステップを行うように前記各手段を制御する手段と、を備え、
前記基板における被エッチング膜は、前記成膜するステップを行わないときには、前記エッチングを行うステップにおいて、基板の中央よりも外縁領域のエッチングレートが高くなる膜であることを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、前記プラズマエッチング方法のいずれか一つを実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
さらにまた載置台3の内部には、He(ヘリウム)ガス等の熱伝導性ガスをバックサイドガスとして供給するガス流路38が形成されており、このガス流路38は載置台3の上面の複数個所で開口している。これらの開口部は、前記静電チャック34に設けられた貫通孔34aと連通している。
図3(b)に示すように、真空排気手段24により排気管23を介して処理容器2内の排気を行い、こうして処理容器2内を所定の真空度例えば13.3Pa(100mTorr)に維持した後、ガス供給系45よりクリーニングガス例えばO2ガスとSF6ガスの混合ガスを、O2ガス/SF6ガス=300sccm/300sccmの流量で30秒間供給する。一方周波数が60MHz、1000Wの高周波を上部電極4に供給して、前記クリーニングガスをプラズマ化する。
図3(c)に示すように、真空排気手段24により排気管23を介して処理容器2内の排気を行い、こうして処理容器2内を所定の真空度例えば26.7Pa(200mTorr)に維持した後、ガス供給系45より成膜ガス例えばCF4ガス、CH3Fガスを夫々250sccm、140sccmの流量で例えば90秒間供給する。一方周波数が60MHz、600Wの高周波を上部電極4に供給して、前記成膜ガスをプラズマ化する。
図4(c)に示すように、真空排気手段24により排気管23を介して処理容器2内の排気を行い、こうして処理容器2内を所定の真空度例えば2.67Pa(20mTorr)に維持した後、ガス供給系45よりエッチングガス例えばCF4ガス、CHF3ガス、Arガスを夫々250sccm、70sccm、200sccmの流量で例えば30秒間供給する。一方周波数が60MHz、700Wの高周波を上部電極4に供給して、前記成膜ガスをプラズマ化すると共に、周波数が13.56MHz、550Wの高周波を載置台(下部電極)3に供給する。
図1に示すプラズマエッチング装置を用い、図2に示すステップS1〜ステップS7に従ってクリーニング処理→CF膜の成膜処理→エッチング処理の順序で処理を行い、ウエハW上に形成されたSiN膜に対してエッチング処理を行った。この際、クリーニング処理とエッチング処理については同じ条件としたが、CF膜21の成膜処理については、処理圧力は26.6Paとし、成膜ガス、高周波電力、処理時間を後述のように変えて処理を行った。こうしてエッチング処理を行ったウエハWに対して、エッチングレートの平均値と、前記エッチングレートの面内均一性と、ウエハ上のイットリウムの個数について測定した。
〔クリーニング条件〕
処理容器2内の圧力:13.3Pa(100mTorr)
クリーニングガス :O2ガス/SF6ガス=600sccm/600sccm
高周波電力(上部電極4):周波数60MHz、1000W
処理時間 :30秒
〔エッチング条件〕
処理容器2内の圧力:2.67Pa(20mTorr)
エッチングガス :CF4ガス250sccm、CHF3ガス70sccm、
Arガス200sccm、O2ガス7sccm
高周波電力(上部電極4):周波数60MHz、700W
高周波電力(載置台3) :周波数13.56MHz、550W
処理時間 :30秒
<エッチングレートの成膜ガス系依存>
実施例1におけるサンプル1、サンプル6、サンプル16を用いて、CF膜の成膜工程において成膜ガスの種類を変えることによって、エッチングレートのプロファイルにどのような影響を与えるかについて確認した。これらのエッチングレートのプロファイルについて図7に示す。ここでサンプル6の成膜ガスは、CHF3ガス:250sccm、CH3Fガス:140sccmであり、サンプル16の成膜ガスは、CH3Fガス:140sccm、Heガス250sccmである。
<エッチングレートの成膜時間依存>
CF膜の成膜工程の処理時間を変えることによって、エッチングレートのプロファイルにどのような影響を与えるかについて確認した。これらのエッチングレートのプロファイルについて、成膜ガスとしてCHF3ガスとCH3Fガスを用いた場合(サンプル6、サンプル10を用いた場合)を図8に示す。ここでサンプル6の処理時間は30秒、サンプル10の処理時間は90秒である。また成膜ガスとしてCHF3ガスとCH2F2ガスを用いた場合(サンプル12、サンプル14を用いた場合)を図9に示す。ここでサンプル12の処理時間は30秒、サンプル14の処理時間は90秒である。
<エッチングレートの成膜ガス比依存>
CF膜の成膜工程における成膜ガスのガス比を変えることによって、エッチングレートのプロファイルにどのような影響を与えるかについて確認した。これらのエッチングレートのプロファイルについて、成膜ガスとしてCHF3ガスとCH3Fガスを用いた場合(サンプル17、サンプル10を用いた場合)を図10に示す。ここでサンプル17の成膜ガスのガス比は、CHF3ガス:CH3Fガス=250sccm:70sccmであり、サンプル10の成膜ガスのガス比は、CHF3ガス:CH3Fガス=250sccm:140sccmである。
以上の結果から、成膜工程を行う場合(サンプル2〜サンプル17)と、行わない場合(サンプル1)とでは、エッチングレートが異なり、成膜工程を行うことによって、行わない場合よりはエッチングレートが低くなるが、成膜ガスの種類や、流量比、処理時間等の成膜条件を変えることによって、ウエハWの中央よりも外縁側においてエッチングレートが小さくなるプロファイルや、エッチングレートがウエハWの中央よりも外側において一旦低くなり、外縁側において再び高くなるプロファイルなど、種々のエッチングレートプロファイル形状を得ることができ、前記プロファイルを制御できることが認められた。
<ウエハ上のイットリウム個数>
実施例1により測定されたウエハ上のイットリウム個数について、サンプル毎に棒グラフにしたものを図12に示す。なおサンプル10,11,17については、検出装置の検出限度以下であって、測定不能であった。この結果より、成膜工程を行った場合(サンプル2〜サンプル17)についてはいずれも、成膜工程を行わない場合(サンプル1)よりもイットリウム個数が少なくなり、成膜工程を行うことによって、イットリウム汚染を抑制できることが認められた。またサンプル10,11,17については検出下限である4×109原子/cm2以下であることから、成膜工程における成膜条件を選択することによって、よりイットリウムがエッチングされにくい状態を確保できることが理解される。
以上において本発明においては、プラズマ発生方式については、上述の例に限らない。さらにまた基板としては半導体ウエハWの他、FPD基板やLCD基板であってもよい。
24 真空排気手段
3 載置台
4 上部電極
45 ガス供給系
52 真空排気手段
55 高周波電源
66 圧力検出手段
W 半導体ウエハ
Claims (9)
- 処理容器内にクリーニングガスを供給し、このクリーニングガスをプラズマ化して得たプラズマにより前記処理容器内に付着した付着物を除去するクリーニング工程(a)と、
次いで前記処理容器内に、エッチングレートのプロファイル制御用の成膜ガスとして、CH 3 FガスとCHF 3 ガスとの混合ガスからなる成膜ガスまたはCH 3 FガスとHeガスとの混合ガスからなる成膜ガスを供給し、この成膜ガスをプラズマ化して得たプラズマにより、前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を成膜する成膜工程(b)と、
次いで前記処理容器内の載置台に基板を載置し、当該処理容器内にエッチングガスを供給して、このエッチングガスをプラズマ化して得たプラズマにより前記基板に対してエッチングするエッチング工程(c)と、
このエッチング工程(c)の後に前記処理容器から基板を搬出する工程(d)と、を含み、
前記基板を搬出する工程(d)が終了した後、前記工程(a)〜(d)が行われ、
前記基板における被エッチング膜は、前記成膜工程(b)を行わないときには、前記エッチング工程(c)において、基板の中央よりも外縁領域のエッチングレートが高くなる膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 前記被エッチング膜は、シリコン窒化膜、シリコン膜及び反射防止膜の中から選ばれる膜であることを特徴とする請求項1記載のプラズマエッチング方法。
- 1枚の基板に対して前記エッチング工程(c)を行った後、前記クリーニング工程(a)を行うことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマエッチング方法。
- 前記クリーニングガスは、酸素ガスとSF6ガスの混合ガス、若しくは酸素ガスとNF3ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記付着物は、処理容器内に成膜された炭素とフッ素とを含む膜を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記処理容器内にて、ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、
前記処理容器内に、この処理容器内に付着した付着物を除去するためのクリーニングガスを供給する手段と、
前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を形成するために、当該処理容器内に、エッチングレートのプロファイル制御用の成膜ガスとして、CH 3 FガスとCHF 3 ガスとの混合ガスからなる成膜ガスまたはCH 3 FガスとHeガスとの混合ガスからなる成膜ガスを供給する手段と、
前記処理容器内に、この処理容器内の載置台に載置された基板に対してエッチングを行うためのエッチングガスを供給する手段と、
処理容器内にて前記クリーニングガスをプラズマ化して、前記付着物を除去するステップ、次いで前記処理容器内にて前記成膜ガスをプラズマ化して、前記処理容器内に炭素とフッ素とを含む膜を成膜するステップ、次いで処理容器内にて前記エッチングガスをプラズマ化して前記載置台に載置された基板に対してエッチングを行うステップ、次いで前記処理容器から基板を搬出するステップを行い、前記基板を搬出した後、上記一連のステップを行うように前記各手段を制御する手段と、を備え、
前記基板における被エッチング膜は、前記成膜するステップを行わないときには、前記エッチングを行うステップにおいて、基板の中央よりも外縁領域のエッチングレートが高くなる膜であることを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 前記被エッチング膜は、シリコン窒化膜、シリコン膜及び反射防止膜の中から選ばれる膜であることを特徴とする請求項6記載のプラズマエッチング装置。
- 前記クリーニングガスは、酸素ガスとSF6ガスの混合ガス、若しくは酸素ガスとNF3ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項6または7記載のプラズマエッチング装置。
- プラズマエッチング装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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