KR101475546B1 - 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체 - Google Patents

플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체 Download PDF

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Abstract

형상성 좋고, 또한 높은 에칭 레이트로 피에칭막을 에칭해서 고어스펙트비의 홀을 형성할 수 있는 플라즈마 에칭방법을 제공하는 것이다.
플라즈마 에칭에 의해 에칭 대상막에 홀을 형성하는데 있어서， 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상부 전극에 인가하는 제 1 조건과, 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상부 전극에 인가하는 제 2 조건을 교대로 반복하고, 제 1 조건에 의해 플라즈마중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키고, 제 2 조건에 의해 음이온을 생성하고, 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀 내에 공급함으로써 홀 내의 양전하를 중화한다.

Description

플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체 {PLASMA ETCHING APPARATUS, PLASMA ETCHING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 반도체 기판 등의 피처리 기판에 플라즈마 에칭을 실시하는 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치 및 기억 매체에 관한 것이다．
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼에 형성된 소정의 층에 소정의 패턴을 형성하기 위해서, 레지스트를 마스크로 해서 플라즈마에 의해 에칭하는 플라즈마 에칭 처리가 다용되고 있다.
이러한 플라즈마 에칭을 실행하기 위한 플라즈마 에칭 장치로서는, 여러가지의 것이 이용되고 있지만, 그중에서도 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치가 주류를 이룬다.
용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치는, 챔버 내에 한쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치하고, 처리 가스를 챔버내에 도입하는 동시에, 전극의 적어도 일방에 고주파 전력을 인가해서 전극간에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성해서 반도체 웨이퍼의 소정의 층에 대해 플라즈마 에칭을 실시한다.
구체적으로는, 플라즈마 형성용의 상대적으로 높은 주파수의 고주파 전력과, 이온 인입용의 상대적으로 낮은 주파수의 고주파 전력을 인가함으로써, 적절한 플라즈마 상태를 형성하는 플라즈마 에칭 장치가 알려져 있고, 이에 따라, 고선택비로 재현성이 높은 에칭 처리가 가능하다(예를 들면 특허문헌 1). 그리고, 이러한 종류의 에칭에서는, 플라즈마중에서 양이온이 지배적이게 되는 처리 가스를 이용하여 에칭이 실행된다.
그런데, 최근, 반도체 디바이스의 미세화가 진행하여, 어스펙트비가 20이상의 HARC(High Aspect Ratio Contact) 에칭이 요구되고 있다. 이러한 HARC 에칭에 있어서는, 에칭 마스크인 포토 레지스트는 음으로 대전하고 있고, 에칭 초기에는 에칭면에서 전하가 중화되어 있지만, 에칭이 진행해서 어스펙트비가 높아지면, 홀의 밑바닥에 양이온이 쌓여서 에칭면이 양으로 대전하게 된다. 이 때문에，에칭의 촉진에 큰 역할을 갖는 양이온이 홀 내에서 반발에 의해 휘고, 에칭 형상의 외곡이나 일그러짐이 발생하게 된다. 또한, 양이온이 홀 바닥부에 도달하기 어려워지기 때문에, 에칭 레이트의 저하가 초래된다.
(특허문헌1) 일본 특허 공개 제 2000-173993 호 공보
본 발명은 상기한 과제를 감안하여, 형상성이 좋고, 또한 높은 에칭 레이트로 피에칭막을 에칭해서 고어스펙트비의 홀을 형성할 수 있는 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이러한 플라즈마 에칭 방법을 실행시키는 프로그램이 기억된 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 측면에 따른 플라즈마 에칭 방법에 있어서는, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화(中和)하는 제 2 조건을 교대로 반복하고, 이것에 의해, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 음이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 플라즈마 에칭 방법에 있어서는, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 제 1 출력의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화(中和)하는 제 2 조건을 교대로 반복하고, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛의 온·오프에 동기해서 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛의 출력을 변화시키고, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 클라즈마 시스의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법이 제공된다.
상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기 내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛으로부터 고주파 전력을 연속적으로 공급해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하는 제 1 단계를 실행하고, 그 후, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복하는 제 2 단계를 실행하고, 이것에 의해, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 음이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 측면에 따르면, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기 내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 제 1 출력의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛으로부터 고주파 전력을 연속적으로 공급해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가함과 아울러 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛으로부터 연속적으로 제 1 출력으로 바이어스를 인가하는 제 1 단계를 실행하고, 그 후, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복하는 제 2 단계를 실행하고, 상기 제 1 단계에 있어서, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛으로부터 연속적으로 제 1 출력으로 바이어스를 인가하고, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 클라즈마 시스의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법이 제공된다.
또한, 이 때, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하는 것이 바람직하다.
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상기한 제 1 내지 제 4 측면에 있어서, 상기 제 2 조건의 1회의 시간이 10μsec 이상, 50μsec 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 조건과 상기 제 2 조건의 반복은, 펄스 형상으로 실행할 수 있다. 상기 피처리체의 에칭 대상막의 전형예로서는 절연막을 들 수 있다.
본 발명의 제 5 측면에서는, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 플라즈마 생성용의 고주파 전력 인가 유닛을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 는 제 2 조건을 교대로 반복하는 것을 포함하도록 제어하고, 이것에 의해, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 음이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 측면에 있어서, 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛과, 상기 플라즈마 생성용의 고주파 전력 인가 유닛을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 는 제 2 조건을 교대로 반복함과 아울러, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛의 온·오프에 동기해서 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛의 출력을 변화시키고, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 클라즈마 시스의 두께를 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치가 제공된다.
또한, 이 경우에 있어서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 7 측면에서는, 컴퓨터상에서 동작하여, 플라즈마 에칭 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 있어서, 상기 프로그램은, 실행시에, 상기 플라즈마 에칭 방법이 실행되도록, 컴퓨터로 상기 플라즈마 에칭 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면， 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상부 전극에 인가하는 제 1 조건과, 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 처리용기 내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하는 제 2 조건을 교대로 반복하고, 제 1 조건에 의해 플라즈마중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키고, 제 2 조건에 의해 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급함으로써 홀내의 양전하를 중화하므로, 제 2 조건시 홀 내의 양전하를 중화한 후에 제 1 조건에서 플라즈마를 생성한 때에, 양이온은 홀 내에서 휘는 일 없이 진행한다. 이 때문에， 양호한 에칭 형상을 얻을 수 있어서, 에칭이 진행해서 어스펙트비가 높아짐에 의한 에칭 레이트 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 에칭 방법을 실시하는 것이 가능한 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 개략 단면도,
도 2는 도 1의 플라즈마 에칭 장치에 있어서 제 1 고주파 전원에 접속된 제 1 정합기의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 플라즈마 에칭 방법이 적용되는 피처리체인 반도체 웨이퍼의 구조예를 나타내는 단면도,
도 4는 에칭 초기의 피처리체의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 5는 에칭이 진행한 단계의 피처리체의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 방법의 제 2 단계에 있어서의 직류 전원, 제 1 고주파 전원, 플라즈마 발광 강도, 양이온, 음이온의 상태를 나타내는 타이밍 차트,
도 7은 제 2 단계에 있어서, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원을 오프한 때의 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 8은 제 2 단계에 있어서, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원을 오프한 후에 온으로 한 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 방법의 제 2 단계에 있어서의 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전력의 바람직한 인가 형태를 도시한 도면,
도 10은 플라즈마 생성시에 바이어스 인가용의 고주파 전력을 온·오프시키는 작용을 설명하기 위한 도면,
도 11은 플라즈마 생성시에 고주파 바이어스를 인가한 경우의 플라즈마중 및 웨이퍼 표면 전자 에너지를 도시한 도면,
도 12는 플라즈마 생성시에 고주파 바이어스를 인가하지 않는 경우의 플라즈마중 및 웨이퍼 표면 전자 에너지를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 플라즈마 에칭 방법을 실시하는 것이 가능한 다른 플라즈마 에칭 장치를 도시한 개략 단면도,
도 14는 도 13의 플라즈마 에칭 장치에 있어서 제 1 고주파 전원에 접속된 제 1 정합기의 구조를 도시한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은, 본 발명의 플라즈마 에칭 방법을 실시하는 것이 가능한 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
이 플라즈마 에칭 장치는, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 대략 원통형의 챔버(처리용기: 10)를 갖고 있다. 이 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
챔버(10)의 바닥부에는, 세라믹 등으로 이루어지는 절연판(12)을 거쳐서 원기둥 형상의 서셉터 지지대(14)가 배치되고, 이 서셉터 지지대(14)상에 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 서셉터(16)가 마련되어 있다. 서셉터(16)는 하부 전극을 구성하고, 그 위에 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)가 탑재된다.
서셉터(16)의 상면에는, 반도체 웨이퍼(W)를 정전력으로 흡착 보지하는 정전척(18)이 마련되어 있다. 이 정전척(18)은, 도전막으로 이루어지는 전극(20)을 한쌍의 절연층 또는 절연 시트사이에 끼운 구조를 갖고 있는 것으로, 전극(20)에는 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 정전척(18)에 흡착 보지된다.
정전척(18)[반도체 웨이퍼(W)]의 주위에서 서셉터(16)의 상면에는, 에칭의 균일성을 향상시키기 위한, 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 도전성의 포커스 링(보정링: 24)이 배치되어 있다. 서셉터(16) 및 서셉터 지지대(14)의 측면에는, 예를 들면, 석영으로 이루어지는 원통형의 내벽 부재(26)가 마련되어 있다.
서셉터 지지대(14)의 내부에는, 예를 들면, 원주상에 냉매실(28)이 마련되어 있다. 이 냉매실에는, 외부에 마련된 도시하지 않는 칠러 유닛으로부터 배관(30a, 30b)을 거쳐서 소정 온도의 냉매, 예를 들면, 냉각수가 순환 공급되고, 냉매의 온도에 의해 서셉터상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리온도를 제어할 수 있다.
또한, 도시하지 않는 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면, He 가스가 가스 공급 라인(32)을 거쳐서 정전척(18)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다.
하부 전극인 서셉터(16)의 상방에는, 서셉터(16)와 대향하도록 평행하게 상부 전극(34)이 마련되어 있다. 그리고, 상부 및 하부 전극(34, 16) 사이의 공간이 플라즈마 생성 공간이 된다. 상부 전극(34)은, 하부 전극인 서셉터(16)상의 반도체 웨이퍼(W)와 대향해서 플라즈마 생성 공간과 접하는 면, 즉 대향면을 형성한다.
이 상부 전극(34)은, 절연성 차폐 부재(42)를 사이에 두고, 챔버(10)의 상부에 지지되어 있고, 서셉터(16)와의 대향면을 구성하고 또한 다수의 토출 구멍(37)을 갖는 전극판(36)과, 이 전극판(36)을 장착 및 분리 가능하게 지지하고, 도전성 재료, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어지는 수냉 구조의 전극 지지체(38)에 의해 구성되어 있다. 전극판(36)은, 주울 열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체가 바람직하고, 또한, 후술하는 바와 같이 레지스트를 강화하는 관점으로부터는 실리콘 함유 물질이 바람직하다. 이러한 관점으로부터, 전극판(36)은 실리콘이나 SiC로 구성되는 것이 바람직하다. 전극 지지체(38)의 내부에는, 가스 확산실(40)이 마련되고, 이 가스 확산실(40)로부터는 가스 토출 구멍(37)에 연통하는 다수의 가스 통류 구멍(41)이 하방으로 연장하고 있다.
전극 지지체(38)에는 가스 확산실(40)로 처리 가스를 인도하는 가스 도입구(62)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(62)에는 가스 공급관(64)이 접속되고, 가스 공급관(64)에는 처리 가스 공급원(66)이 접속되어 있다. 가스 공급관(64)에는, 상류측으로부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(MFC: 68) 및 개폐 밸브(70)가 마련되어 있다(MFC의 대신에 FCS이어도 무방하다). 그리고, 처리 가스 공급원(66)으로부터, 에칭을 위한 처리 가스로서, 예를 들면, C4F8 가스와 같은 플루오로카본 가스(CxFy)가 가스 공급관(64)으로부터 가스 확산실(40)에 도달해서, 가스 통류 구멍(41) 및 가스 토출 구멍(37)을 거쳐서 샤워 형상으로 플라즈마 생성 공간에 토출된다. 즉, 상부 전극(34)은 처리 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드로서 기능한다.
상부 전극(34)에는, 로우패스 필터(LPF: 46a)를 거쳐서 가변 직류 전원(50)이 전기적으로 접속되어 있다. 가변 직류 전원(50)은, 음극이 상부 전극(34)측이 되도록 접속되어 있고, 상부 전극(34)에 마이너스의 전압을 인가하도록 되어 있다. 가변 직류 전원(50)으로부터의 급전(給電)은 온·오프 스위치(52)에 의해 온·오프가 가능하게 되어 있다. 또한, 가변 직류 전원(50)의 전류· 전압 및 온·오프 스위치(52)의 온·오프는 컨트롤러(51)에 의해 제어되도록 되어 있다. 로우패스 필터(LPF: 46a)는 후술하는 제 1 및 제 2 고주파 전원으로부터의 고주파를 트랩하는 것이며, 적합하게는 LR 필터 또는 LC 필터로 구성된다.
챔버(10)의 측벽으로부터 상부 전극(34)의 높이 위치보다도 상방으로 연장하도록 원통형의 접지 도체(10a)가 마련되어 있다.
하부 전극인 서셉터(16)에는, 제 1 정합기(46)를 거쳐서, 제 1 고주파 전원(48)이 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(48)은, 27 내지 100MHz의 주파수, 예를 들면, 40MHz의 고주파 전력을 출력한다. 제 1 정합기(46)는, 제 1 고주파 전원(48)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키는 것으로, 챔버(10)내에 플라즈마가 생성되어 있는 때에 제 1 고주파 전원(48)의 출력 임피던스와 부하 임피던스가 외견상 일치하도록 기능한다.
또한, 하부 전극인 서셉터(16)에는, 제 2 정합기(88)를 거쳐서 제 2 고주파 전원(90)도 전기적으로 접속되어 있다. 이 제 2 고주파 전원(90)으로부터 하부 전극인 서셉터(16)에 고주파 전력이 공급됨으로써, 반도체 웨이퍼(W)에 바이어스가 인가되어 반도체 웨이퍼(W)에 이온이 인입된다. 제 2 고주파 전원(90)은, 400kHz 내지 13.56MHz의 범위내의 주파수, 예를 들면, 3MHz의 고주파 전력을 출력한다. 제 2 정합기(88)는 제 2 고주파 전원(90)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키기 위한 것으로, 챔버(10)내에 플라즈마가 생성되어 있는 때에 제 2 고주파 전원(90)의 내부 임피던스와 챔버(10) 내의 플라즈마를 포함시킨 부하 임피던스가 외견상 일치하도록 기능한다.
제 1 고주파 전원(48), 제 2 고주파 전원(90), 제 1 정합기(46) 및 제 2 정합기(88)에는, RF 제어기(95)가 접속되어 있고, 이들 제 1 고주파 전원(48), 제 2 고주파 전원(90), 제 1 정합기(46) 및 제 2 정합기(88)가 RF제어기(95)에 의해 제어되도록 되어 있다. 구체적으로는, RF 제어기(95)는, 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프 및 출력의 제어가 가능하게 되어 있고, 제 1 고주파 전원(48)을 연속적으로 온으로 해서 플라즈마를 생성하는 상태 및 교대로 온·오프하고, 예를 들면, 펄스 형상으로서, 플라즈마가 존재하고 있는 상태와 플라즈마가 소멸한 상태를 교대로 형성하는 상태로 제어하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, RF 제어기(95)는, 바이어스용의 제 2 고주파 전원(90)의 온·오프 및 출력의 제어가 가능하게 되어 있고, 플라즈마 처리중에 소정의 출력으로 연속적으로 바이어스를 인가하는 상태 및 제 2 고주파 전원(90)의 출력을 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프에 동기하여, 예를 들면, 펄스 형상으로 출력을 제어하는 것이 가능하게 되어 있다. 제 2 고주파 전원(90)을 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프에 동기시켜서 출력을 제어할 때에, 교대로 온·오프하도록 하여도 좋고, 완전히 오프로 하지 않고 고출력과 저출력이 교대가 되도록 하여도 좋다.
이 제 1 정합기(46)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 제 1 고주파 전원(48)의 급전 라인(96)으로부터 분기해서 마련된 제 1 가변 콘덴서(97)와, 급전 라인(96)의 그 분기점의 제 1 고주파 전원(48)측에 마련된 제 2 가변 콘덴서(98)와, 분기점의 반대측에 마련된 코일(99)을 갖고 있다. 본 실시형태의 경우, 통상의 플라즈마 에칭과 달리, 제 1 고주파 전원(48)은, 고주파 전력이 소정 주기로 온 오프되는 모드시에, RF 제어기(95)가, 제 1 정합기(46)에 있어서의 정합 동작을 이 온·오프에 동기시켜서 전환하도록 제어한다.
이 경우에, RF 제어기(95)는, 제 1 고주파 전력 공급 유닛(48)을 온·오프 모드로 동작시키고 있을 때에, 오프시에는 제 1 정합기(46)가 동작을 실행하지 않도록 제어하고, 온시에는 제 1 정합기(46)가 제 1 고주파 전원(48)의 내부 임피던스와 챔버(10) 내의 플라즈마를 포함한 부하 임피던스가 일치하는 것과 같은 동작을 실행하도록 제어한다.
제 2 정합기(88)에 대해서도, 기본적으로 제 1 정합기(46)와 마찬가지로 구성되어 있고, 제 2 고주파 전원(90)의 출력을 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프에 동기시켜서 출력 제어할 때에, RF 제어기(95)가, 제 2 정합기(88)에 있어서의 정합 동작을 이 출력 제어에 동기시켜서 전환하도록 제어한다.
이 경우에, RF 제어기(95)는, 제 2 고주파 전원(90)을 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프에 동기시켜서 출력 제어시키고 있을 때 제 2 정합기(88)가 동작을 실행하지 않도록 제어한다. 단지, 제 2 정합기(88)의 동작이 충분히 빠른 경우에는, 고출력시에 제 2 정합기(88)가 제 2 고주파 전원(90)의 내부 임피던스와 챔버(10)내의 플라즈마를 포함한 부하 임피던스가 일치하는 것과 같은 동작을 실행하도록 제어하여도 무방하다.
챔버(10)의 바닥부에는 배기구(80)가 마련되고, 이 배기구(80)에 배기관(82)을 거쳐서 배기 장치(84)가 접속되어 있다. 배기 장치(84)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 챔버(10)내를 소망하는 진공도까지 감압 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(10)의 측벽에는 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(85)가 마련되어 있고, 이 반입출구(85)는 게이트 밸브(86)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(10)의 내벽에 따라 챔버(10)에 에칭 부산물(데포)이 부착되는 것을 방지하기 위한 데포 실드(11)가 장착 및 분리 가능하게 마련되어 있다. 즉, 데포 실드(11)가 챔버 벽을 구성하고 있다. 또한, 데포 실드(11)는, 내벽 부재(26)의 외주에도 마련되어 있다. 챔버(10)의 바닥부의 챔버 벽측의 데포 실드(11)와 내벽 부재(26)측의 데포 실드(11)의 사이에는 배기 플레이트(83)가 마련되어 있다. 데포 실드(11) 및 배기 플레이트(83)로서는, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹을 피복한 것을 적합하게 이용할 수 있다.
데포 실드(11)의 챔버 내벽을 구성하는 부분의 웨이퍼(W)와 거의 동일한 높이의 부분에는, 그라운드에 DC적으로 접속된 도전성 부재(GND 블록: 91)가 마련되어 있고, 이에 따라 이상 방전 방지 효과를 발휘한다. 또한, 이 도전성 부재(91)는, 플라즈마 생성 영역에 마련되어 있으면, 그 위치는 도 1의 위치에 한정되지 않으며, 예를 들면, 서셉터(16)의 주위에 마련하는 등, 서셉터(16)측에 마련해도 좋고, 또한 상부 전극(34)의 외측에 링형상으로 마련하는 등, 상부 전극 근방에 마련해도 좋다.
플라즈마 처리 장치의 각 구성부, 예를 들면 전원계나 가스 공급계, 구동계, 더욱이 RF 제어기(95) 등은, 마이크로 프로세서(컴퓨터)를 포함하는 제어부(전체 제어 장치: 100)에 접속되어서 제어되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어부(100)에는, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드(command)의 입력 조작 등을 실행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(101)가 접속되어 있다.
또한, 제어부(100)에는, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 각종 처리를 제어부(100)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램 즉 처리 레시피(recipe)가 저장된 기억부(102)가 접속되어 있다. 처리 레시피는 기억부(102)안의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 하드 디스크나 반도체 메모리이어도 좋고, CD ROM, DVD, 플래쉬 메모리 등의 가반성(可搬性)의 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들면, 전용 회선을 거쳐서 레시피를 적절히 전송시키도록 해도 좋다.
그리고, 필요에 따라서， 유저 인터페이스(101)로부터의 지시 등에의해 임의의 처리 레시피를 기억부(102)로부터 호출해서 제어부(100)에 실행시키는 것으로, 제어부(100)의 제어하에서, 플라즈마 처리 장치에서의 소망하는 처리가 실행된다. 또한, 본 발명의 실시형태에서 서술하는 플라즈마 처리 장치(플라즈마 에칭 장치)는, 이 제어부(100)를 포함하는 것으로 한다.
다음에, 이렇게 구성되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 본 발명에 따른 고어스팩트비의 콘택트 홀의 에칭(HARC 에칭)에 대해서 설명한다.
여기에서는, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, Si 기판(120) 상에 절연막(121)이 형성되고, 그 위의 포토리소그래피에 의해 패턴화된 포토레지스트막(122)이 에칭 마스크로써 형성된 구조의 반도체 웨이퍼(W)를 준비해서, 절연막(121)에 HARC 에칭을 실시한다.
우선, 게이트 밸브(86)를 개방 상태로 하고, 반입출구(85)를 거쳐서 상기 구성의 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10)내로 반입해서, 서셉터(16)상에 탑재한다. 그리고, 배기 장치(84)에 의해 챔버(10)내를 배기하면서, 처리 가스 공급원(66)으로부터 처리 가스를 소정의 유량으로 가스 확산실(40)에 공급하고, 가스 통류 구멍(41) 및 가스 토출 구멍(37)을 거쳐서 챔버(10)내에 공급하면서, 그 안의 압력을, 예를 들면, 0.1 내지 150Pa의 범위 내의 설정치로 한다. 이 상태에서, 하부 전극인 서셉터(16)에 제 1 고주파 전원(48)으로부터 27 내지 100MHz의 주파수, 예를 들면, 40MHz의 비교적 높은 주파수의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하고, 또한 제 2 고주파 전원(90)으로부터 400kHz 내지 13.56MHz의 주파수, 예를 들면, 3MHz의 플라즈마 생성용의 고주파 전력보다도 낮은 주파수의 이온 인입용의 고주파 전력을 연속적으로 인가하고, 또한 상부 전극(34)에 가변 직류 전원(50)으로부터 소정의 직류 전압을 연속적으로 인가해서, 반도체 웨이퍼(W)에 대해 제 1 단계의 에칭을 실행한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는, 직류 전원(22)로부터 정전척(18)의 전극(20)에 직류 전압을 인가함으로써 정전척(18)에 고정되어 있다.
여기에서, 처리 가스로서는, 종래 이용되고 있는 여러가지의 것을 채용할 수 있고, 예를 들면, C4F8 가스와 같은 플루오로카본 가스(CxFy)로 대표되는 할로겐 원소를 함유하는 가스를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, Ar 가스나 O2 가스 등의 다른 가스가 포함되어 있어도 좋다.
상부 전극(34)의 전극판(36)에 형성된 가스 토출 구멍(37)으로부터 토출된 처리 가스는, 고주파 전력에 의해 발생한 상부 전극(34)과 하부 전극인 서셉터(16)사이의 글로우 방전 중에 플라즈마화하고, 이 플라즈마에의해 생성되는 양이온이나 레디컬에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 절연막(121)이 에칭된다.
이 때, 하부 전극에 플라즈마 형성용의 고주파 전력을 인가함으로써, 웨이퍼에 보다 가까운 곳에서 플라즈마를 생성할 수 있고, 또한 플라즈마가 넓은 영역으로 확산하지 않고 처리 가스의 해리를 억제할 수 있으므로, 챔버(10)내의 압력이 높고 플라즈마 밀도가 낮은 것과 같은 조건이어도, 에칭 레이트를 상승시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 형성용의 고주파 전력의 주파수가 높은 경우에도, 비교적 큰 이온 에너지를 확보할 수 있으므로 고효율이다. 또한, 본 실시형태와 같이 하부 전극에 플라즈마 형성용의 고주파 전력과 이온 인입용의 고주파 전력을 따로 따로 인가함으로써, 플라즈마 에칭에 필요한 플라즈마 형성의 기능과 이온 인입의 기능을 독립적으로 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 높은 미세 가공성이 요구되는 에칭의 조건을 만족시키는 것이 가능해진다. 또한, 플라즈마 생성용으로 27MHz 이상의 높은 주파수 영역의 고주파 전력을 공급하고 있으므로, 플라즈마를 바람직한 상태에서 고밀도화 할 수 있어서, 보다 저압의 조건하에서도 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 이와 같이 플라즈마가 형성되는 때에, 컨트롤러(51)에 의해 가변 직류 전원(50)으로부터 상부 전극(34)에 음의 직류 전압을 인가하므로, 플라즈마 중의 양이온이 상부 전극(34)에 충돌해서 그 근방에 2차 전자를 생성시켜서, 그 2차 전자를 연직 방향 하방으로 가속시켜서 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)에 공급할 수 있다.
그런데, 이러한 에칭은, 플라즈마 중의 양이온이 지배적이 되어서 진행하지만, 에칭 초기에서는, 에칭에 의해 형성된 콘택트 홀(123)은 얕고, 도 4에 도시하는 바와 같이 포토 레지스트막(122)이 플라즈마 중의 전자에 의해 음으로 대전하고 있어, 전자가 에칭면에 도달하기 때문에, 양이온이 에칭면에 공급되어도 전하가 중화한다. 따라서, 에칭이 정상적으로 진행한다.
그러나, 에칭이 진행해 가서, 도 5에 도시하는 바와 같이 콘택트 홀(123)의 어스펙트비가 높아지면, 전자는 콘택트 홀(123)내에 도달하기 어려워지고, 콘택트 홀(123) 내에는 양이온이 쌓여서, 에칭면은 양으로 대전한 상태가 된다.
이 상태인 채로 에칭을 진행시키면, 에칭 때문에 콘택트 홀(123)내에 진입한 양이온이, 콘택트 홀(123) 내의 양전하 사이의 반발에 의해 휘어져서, 에칭 형상의 외곡이나 일그러짐이 발생하게 된다. 또한, 양이온이 홀바닥부에 도달하기 어려워지기 때문에, 에칭 레이트의 저하가 초래된다.
그래서, 어느 정도 에칭이 진행한 후, 가변 직류 전원(50)으로부터 연속적으로 직류 전압을 인가한 상태인 채로, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(48)을 교대로 온·오프 해서 플라즈마가 생성한 상태(플라즈마 온)와 플라즈마가 소실한 상태(플라즈마 오프)를 교대로 반복하는 제 2 단계로 전환한다.
제 2 단계에 있어서의 직류 전원(50), 제 1 고주파 전원(48), 플라즈마 발광 강도, 양이온, 음이온의 상태를 도 6에 도시한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 제 2 단계에서는, 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 하면 플라즈마 발광 강도가 저하해서 플라즈마가 소실한다. 이 플라즈마 발광 강도의 저하에 따라 양이온이 감소하고, 남은 전자에 의해 음이온이 증가해 간다. 상부 전극(34)에는 음의 직류 전압이 인가되어 있기 때문에, 도 7에 도시하는 바와 같이 전극 사이의 처리공간에 존재하는 음이온이 직류 전압에 의해 콘택트 홀(123) 내도 도입되어 그 중의 양전하를 중화한다. 그리고, 다음에 제 1 고주파 전원(48)을 온으로 한 때는, 콘택트 홀(123) 내의 양전하가 감소하고 있으므로, 도 8에 도시하는 바와 같이 양이온은 콘택트 홀(123) 내를 직진하는 것이 가능해진다. 따라서, 이와 같이, 상부 전극(34)에 음의 직류 전압을 인가하면서, 제 1 고주파 전원(48)을 교대로 온 오프하고, 플라즈마 온의 양이온이 지배적이 되는 상태과, 플라즈마 오프의 음이온이 지배적이 되는 상태을 교대로 형성함으로써, 콘택트 홀(123) 내에서의 양이온의 휘어짐을 억제하여, 에칭 형상을 양호한 것으로 할 수 있고, 에칭 레이트도 높일 수 있다.
이 경우에, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 하고 있는 시간은 10μsec 이상, 50μsec 이하가 바람직하다. 10μsec 이상으로 함으로써, 양이온이 적고 음이온이 많은 상태를 형성할 수 있지만, 50μsec를 넘으면 에칭에 기여하지 않는 시간이 길어져서 효과가 저하해 버린다.
이 제 2 단계에 있어서는, 제 1 고주파 전원(48)의 온·오프에 동기해서, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 출력을 변화시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, (1) 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 제 2 고주파 전원(90)을 오프로 하거나 또는 출력을 저하시키는 기간을 마련한다. 또한, (2) 이것에 더하여, 제 1 고주파 전원(48)을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에 제 2 고주파 전원(90)을 오프로 하거나 또는 출력을 저하시키는 기간을 마련한다. (1) 및 (2)의 양쪽을 실행하는 시퀸스 예로서는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에는, 제 2 고주파 전원(90)을 오프 또는 제 1 단계보다도 낮은 출력으로 하고, 제 1 고주파 전원(48)을 온으로 해서 플라즈마를 생성하고 있는 동안에는, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 출력을, 제 1 단계와 동일한 제 1 출력과, 오프(출력 0) 또는 제 1 단계보다도 낮은 출력인 제 2 출력을 교대로 반복하도록 하는 시퀸스, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이 제 1 출력과 제 2 출력의 전환 주기를 제 1 고주파 전원(48)의 온 오프 주기에 맞추어, 그 타이밍을 어긋나게 하는 시퀸스를 들 수 있다. 상기 (1)만의 시퀸스 예로서는, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제 2 고주파 전원의 제 1 출력과 제 2 출력의 전환 타이밍과, 제 1 고주파 전원의 온·오프 타이밍을 완전히 일치시키는 시퀸스를 들 수 있다.
상기 (1)은, 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 제 2 고주파 전원(90)이 제 1 출력이면, 하부 전극인 서셉터(16)상에 상당한 두께의 플라즈마 시스(sheath)가 잔존하고 있어 이것이 음이온의 장벽이 되기 때문에, 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에 제 2 고주파 전원(90)을 오프 또는 제 2 출력으로 해서, 플라즈마 시스를 0 또는 극히 작게 하여, 그러한 장벽이 실질적으로 없는 상태로 한다. 이 때문에， 상기 제 1 고주파 전원(48)을 온·오프하는 효과를 보다 높일 수 있다.
한편, 상기 (2)에 대해서는 아래와 같다.
제 1 고주파 전원(48)을 온으로 해서 플라즈마를 생성하고 있는 때에는, 상부 전극(34)에 음의 직류 전압을 인가함으로써, 플라즈마중의 양이온이 상부 전극(34)에 충돌해서 2차 전자를 생성하고, 그 2차 전자가 연직 하방으로 가속되지만, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 출력이 제 1 출력인 경우에는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하부 전극인 서셉터(16)상에 두꺼운 플라즈마 시스(S)가 형성되어 있기 때문에, 이 플라즈마 시스(S)가 2차 전자의 장벽이 되어서 콘택트 홀(123)내에 거의 도달하지 않는다. 이것에 비하여, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 출력이 0 또는 보다 낮은 제 2 출력인 경우에는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 플라즈마 시스(S)를 얇게 할 수 있어서, 2차 전자의 장벽이 작으므로, 상부 전극(34)에 인가된 직류 전압에 의해 연직 하방으로 가속된 2차 전자를 콘택트 홀(123) 내에 유효하게 도달시킬 수 있어서, 콘택트 홀(123)내의 양전하를 중화할 수 있다. 따라서, 이것에 의해서도 상기 제 1 고주파 전원(48)을 온 오프하는 효과를 보다 높일 수 있다.
도 11은 2MHz의 고주파 바이어스(Vpp=1000V)를 인가한 경우의 플라즈마중 (웨이퍼로부터 15mm 상방) 및 웨이퍼 표면의 전자 에너지를 도시하는 도면이고, (a)가 플라즈마중, (b)가 웨이퍼 표면이다. 한편，도 12는 고주파 바이어스를 인가하지 않았던 경우의 플라즈마중(웨이퍼로부터 15mm 상방) 및 웨이퍼 표면의 전자 에너지를 도시하는 도면이고, (a)가 플라즈마중, (b)가 웨이퍼 표면이다. 이들 도면으로부터, 고주파 바이어스를 오프로 함으로써, DC 인가에 의해 상부 전극(34)으로부터 방출되어 가속된 에너지를 갖는 2차 전자에 대한 장벽을 저감하는 효과를 확인할 수 있다.
또한, 플라즈마 오프에 의한 음이온을 증가시키는 효과는, 플라즈마가 거의 완전히 소실하지 않으면 유효하게 발휘되지 않기 때문에, 제 1 고주파 전원(48)을 오프로 한 때에도 인가되고 있는 직류 전압은, 실질적으로 플라즈마의 생성에 기여하지 않는 크기일 필요가 있다． 또한, 시퀸스에 따라서는, 제 1 고주파 전원(48)을 오프한 때에, 제 2 고주파 전원(90)으로부터의 고주파 전력이 인가되고 있는 경우도 있지만, 이 때에도 이 고주파 전력은 실질적으로 플라즈마에 기여하지 않는 출력일 필요가 있다. 또한, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 제 2 출력은, 플라즈마 시스의 두께가, 2차 전자가 투과하는 정도의 두께가 되는 것과 같은 출력이면 반드시 0(오프)이 아니어도 무방하지만, 0(오프)으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 방법을 실시 가능한 다른 플라즈마 에칭 장치에 대해서 설명한다. 도 13은, 본 발명의 플라즈마 에칭 방법을 실시 가능한 다른 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
이 플라즈마 에칭 장치는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 상부 전극에 인가되도록 되어 있는 점이 도 1의 장치와는 다르지만, 다른 구성에 대해서는 기본적으로 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 장치와 동일하기 때문에, 도 13에 있어서, 도 1과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
본 실시형태에 있어서는, 플라즈마를 생성하기 위한 제 1 고주파 전원(48')이 제 1 정합기(46') 및 급전 막대(44)를 거쳐서 상부 전극(34)에 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(48')은, 제 1 실시형태의 제 1 고주파 전원(48)과 동일한 기능을 갖고 있고, 그 주파수는 27 내지 100MHz의 범위가 바람직하다. 제 1 정합기(46')는, 제 1 고주파 전원(48')의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키는 것으로, 챔버(10)내에 플라즈마가 생성되어 있는 때에 제 1 고주파 전원(48')의 출력 임피던스와 부하 임피던스가 외견상 일치하도록 기능한다. 제 1 정합기(46')의 출력 단자는 급전 막대(44)의 상단에 접속되어 있다. 또한, 가변 직류 전원(50)도 상기 제 1 정합기(46') 및 급전 막대(44)를 거쳐서 상부 전극(34)에 접속되어 있다.
제 1 정합기(46')는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 제 1 고주파 전원(48')의 급전 라인(49)으로부터 분기해서 마련된 제 1 가변 콘덴서(54)와, 급전 라인(49)의 그 분기점의 하류측에 마련된 제 2 가변 콘덴서(56)를 갖고 있고, 이들에 의해 상기 기능을 발휘한다. 또한, 제 1 정합기(46')에는, 직류 전압 전류(이하, 단지 직류 전압이라 함)를 상부 전극(34)에 유효하게 공급할 수 있도록, 제 1 고주파 전원(48')으로부터의 고주파 전력(예를 들면, 40MHz) 및 제 2 고주파 전원(90)으로부터의 고주파 전력(예를 들면 3MHz)을 트랩하는 필터(58)가 마련되어 있다. 즉, 가변 직류 전원(50)으로부터의 직류 전류가 필터(58)를 거쳐서 급전 라인(49)으로 흐른다. 이 필터(58)는 코일(59)과 콘덴서(60)로 구성되어 있고, 이들에 의해 제 1 고주파 전원(48')으로부터의 고주파 전력 및 제 2 고주파 전원(90)으로부터의 고주파 전력이 트랩된다. 또한, 원통형 접지 도체(10a)의 천정벽 부분과 급전 막대(44)의 사이에는 통형상의 절연 부재(44a)가 마련되어 있고, 이것에 의해 급전 막대(44)와 접지 도체(10a)가 전기적으로 절연되어 있다.
상부 전극(34)에는, 제 1 고주파 전원(48')으로부터의 고주파 전력(예를 들면, 40MHz)은 통과시키지 않고 제 2 고주파 전원(90)으로부터의 고주파 전력(예를 들면 3MHz)을 그라운드로 통과시키기 위한 로우패스 필터(LPF: 92)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 로우패스 필터(LPF: 92)는, 적합하게는 LR 필터 또는 LC 필터로 구성되지만, 1개의 도선만으로도 제 1 고주파 전원(48')으로부터의 고주파 전력(60MHz)에 대해서는 충분히 큰 리액턴스를 부여할 수 있으므로, 그것으로 충분할 수도 있다. 한편， 하부 전극인 서셉터(16)에는, 제 1 고주파 전원(48')으로부터의 고주파 전력(예를 들면 40MHz)을 그라운드에 통과시키기 위한 하이패스 필터(HPF: 94)가 전기적으로 접속되어 있다.
도 13의 플라즈마 에칭 장치에 있어서도, 상부 전극(34)에 직류 전압을 인가하면서, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(48')을 온·오프함으로써, 플라즈마 오프시에 콘택트 홀 내의 양전하를 음이온에 의해 중화하여, 플라즈마 온시에 양이온을 직진시킬 수 있다. 또한, 바이어스 인가용의 제 2 고주파 전원(90)의 출력을 변화시킴으로써 2차 전자에 의한 콘택트 홀 중의 양전하의 중화 효과도 얻을 수 있다.
이 도 13의 장치에서는, 상부 전극(34)에 플라즈마 형성용의 제 1 고주파 전력을 공급하고, 하부 전극인 서셉터(16)에 이온 인입용의 제 2 고주파 전력을 공급하므로, 플라즈마의 제어 마진을 넓힐 수 있고, 또한, 상부 전극(34)에 27MHz 이상의 높은 주파수 영역의 고주파 전력을 공급하고 있으므로, 플라즈마를 바람직한 상태에서 고밀도화할 수 있어, 보다 저압의 조건하에서도 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있다.
단지, 이렇게 상부 전극에 플라즈마 형성용의 고주파 전력을 인가하는 경우에는, 상부 전극 근방에 플라즈마가 생성되므로, 챔버(10)내의 압력이 높고 플라즈마 밀도가 낮은 것과 같은 조건에서는, 웨이퍼에 관한 에칭 레이트를 상승시키는 것이 비교적 곤란하다.
또한, 상기 어느 실시형태에 있어서도, 상기 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력이 채용할 수 있는 주파수를 예시하면, 제 1 고주파 전력으로서는, 27MHz, 40MHz, 60MHz, 80MHz, 100MHz를 들 수 있고, 제 2 고주파 전력으로서는, 400kHz, 800kHz, 1MHz, 2MHz, 3MHz, 13MHz, 13.6MHz를 들 수 있고, 프로세스에 따라 적절한 조합으로 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고 여러가지 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 플라즈마 에칭시에, 상부 전극(34)에 직류 전압을 인가하면서 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 연속해서 인가하는 제 1 단계와, 상부 전극(34)에 직류 전압을 인가하면서 플라즈마 생성용 고주파 전력을 온·오프하는 제 2 단계를 행하도록 했지만, 제 2 단계만을 실행하도록 해도 좋다. 또한, 본 발명이 적용되는 피처리체로서는, 도 3에 도시하는 것에 한정되지 않으며, 예를 들면, 포토 레지스트와 에칭 대상막의 사이에 반사 방지막이나 하드 마스크가 개재된 것이었던 것이어도 좋다. 에칭 대상막은 전형적으로는 절연막이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
10…챔버(처리용기)
16…서셉터(하부 전극)
34…상부 전극
46, 46'…제 1 정합기
48, 48'…제 1 고주파 전원
50…가변 직류 전원
66… 처리 가스 공급원
84…배기 장치
88…제 2 정합기
90…제 2 고주파 전원
95…RF 제어기
100…제어부
102…기억부
W…반도체 웨이퍼(피처리 기판)

Claims (13)

  1. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화(中和)하는 제 2 조건을 교대로 반복하고,
    이것에 의해, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 양이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  2. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 제 1 출력의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화(中和)하는 제 2 조건을 교대로 반복하고,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛의 온·오프에 동기해서 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛의 출력을 변화시키고,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 플라즈마 시스의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  4. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기 내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛으로부터 고주파 전력을 연속적으로 공급해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하는 제 1 단계를 실행하고,
    그 후, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복하는 제 2 단계를 실행하고,
    이것에 의해, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 양이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  5. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기 내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과, 상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과, 상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과, 상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 제 1 출력의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 구비하는 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 에칭 대상막에 홀을 형성하는 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛으로부터 고주파 전력을 연속적으로 공급해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가함과 아울러 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛으로부터 연속적으로 제 1 출력으로 바이어스를 인가하는 제 1 단계를 실행하고,
    그 후, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기 내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 상기 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복하는 제 2 단계를 실행하고,
    상기 제 1 단계에 있어서, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛으로부터 연속적으로 제 1 출력으로 바이어스를 인가하고,
    상기 제 2 단계에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 플라즈마 시스의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 조건의 1회 시간이 10μsec 이상, 50μsec 이하인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 조건과 상기 제 2 조건의 반복은, 펄스 형상으로 실행되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리체의 에칭 대상막이 절연막인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  10. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와,
    상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과,
    상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과,
    상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과,
    상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과,
    상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과,
    상기 플라즈마 생성용의 고주파 전력 인가 유닛을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 에칭에 의해 에칭 대상막에 형성된 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복하는 것을 포함하도록 제어하고,
    이것에 의해, 상기 제 1 조건의 양이온이 지배적인 체제(regime)와 상기 제 2 조건의 음이온이 지배적으로 되는 체제를 교대로 형성하여, 상기 홀내에서의 양이온의 휘어짐을 억제하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 장치.
  11. 피처리체가 수용되고, 내부가 진공 배기 가능한 처리용기와,
    상기 처리용기내에 배치되고, 피처리체의 탑재대로서 기능하는 하부 전극과,
    상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리용기 내에 배치된 상부 전극과,
    상기 처리용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과,
    상기 상부 전극 또는 하부 전극의 적어도 한 쪽에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하는 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛과,
    상기 상부 전극에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과,
    상기 하부 전극에 바이어스 인가용의 고주파 전력을 인가하는 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛과,
    상기 플라즈마 생성용의 고주파 전력 인가 유닛을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 상기 처리용기내에 플라즈마를 생성하고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 플라즈마 중의 양이온에 의해 에칭을 진행시키는 제 1 조건과, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 상기 처리용기내의 플라즈마를 소멸시키고, 또한 상기 직류 전원으로부터 음의 직류 전압을 상기 상부 전극에 인가하여, 음이온을 생성하고, 상기 직류 전압에 의해 음이온을 에칭에 의해 에칭 대상막에 형성된 홀내에 공급하는 것에 의해 상기 홀내에 양전하를 중화하는 제 2 조건을 교대로 반복함과 아울러, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛의 온·오프에 동기해서 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛의 출력을 변화시키고,
    상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 오프로 해서 플라즈마가 소멸하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하여, 그 때에 플라즈마 시스의 두께를 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성용 고주파 전력 인가 유닛을 온으로 해서 플라즈마가 생성하고 있는 동안에, 상기 바이어스 인가용 고주파 전력 공급 유닛을 오프 또는 제 1 출력보다도 낮은 출력인 제 2 출력으로 하는 기간을 마련하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 장치.
  13. 컴퓨터상에서 동작하여, 플라즈마 에칭 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 있어서,
    상기 프로그램은, 실행시에, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 에칭 방법이 실행되도록, 컴퓨터로 상기 플라즈마 에칭 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는
    컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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