KR101799149B1 - 절연막을 에칭하는 방법 - Google Patents

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요시키 이가라시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 절연막을 에칭하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시형태의 방법은, (a) 제1 기간 내에서, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급된 플루오로카본을 포함하는 처리 가스를 여기시키기 위해서, 고주파 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정과, (b) 제1 기간에 계속되는 제2 기간으로서, 제1 기간 내에 있어서 고주파 전력이 ON으로 되어 있는 기간보다도 긴 상기 제2 기간 내에서, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스를 여기시키기 위해서, 고주파 전력을 연속적으로 ON으로 설정하는 공정을 포함한다.

Description

절연막을 에칭하는 방법{METHOD FOR ETCHING INSULATION FILM}
본 발명의 실시형태는 절연막을 에칭하는 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 층간 절연막에 컨택트용의 개구가 형성되는 경우가 있다. 이 층간 절연막을 갖는 피처리체에서는, 층간 절연막이 배선층 상에 형성되고, 이 층간 절연막층 상에는, 개구 형성을 위한 유기막으로 이루어진 마스크가 설치된다. 이러한 피처리체의 절연막에 개구를 형성하기 위해서, 일반적으로, 플라즈마 에칭이 이용된다.
층간 절연막의 플라즈마 에칭에서는, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 플루오로카본을 포함하는 처리 가스가 여기된다. 이에 따라 생성되는 활성종에 의해 절연막이 에칭된다.
하기의 특허문헌 1에는, 이러한 플라즈마 에칭이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 플라즈마 에칭에서는, 처리 가스를 여기시키기 위한 고주파 전력이 ON과 OFF로 주기적으로 전환된다.
일본 특허 공개 제2000-311890호 공보
그런데, 절연막의 에칭에는, 마스크 및 배선층의 에칭을 억제하는 것, 즉 선택성을 갖는 것이 요구된다. 그러나, 종래의 플라즈마 에칭에서는, 절연막의 에칭에 대하여, 마스크 및 배선층의 에칭을 충분히 억제할 수 없다.
따라서, 마스크 및 배선층에 대하여 절연막을 선택적으로 에칭하는 것이 필요하다.
일 측면에 있어서, 피처리체의 절연막을 에칭하는 방법이 제공된다. 피처리체는, 배선층, 이 배선층 상에 형성된 절연막, 및 이 절연막 상에 형성된 유기막으로 구성된 마스크를 갖는다. 이 방법은, (a) 제1 기간 내에서, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급된 플루오로카본을 포함하는 처리 가스를 여기시키기 위해서, 고주파 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정(이하, 「제1 공정」이라고 함)과, (b) 제1 기간에 계속되는 제2 기간으로서, 제1 기간 내에 있어서 고주파 전력이 ON이 되는 기간과 고주파 전력이 OFF가 되는 기간으로 이루어진 1주기 내에 있어서 고주파 전력이 ON이 되는 기간보다도 긴 상기 제2 기간 내에서, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스를 여기시키기 위해서, 고주파 전력을 연속적으로 ON으로 설정하는 공정(이하, 「제2 공정」이라고 함)을 포함한다. 이 방법에서는, 제1 공정과 제2 공정이 교대로 반복된다. 일 실시형태에 있어서, 절연막은 산화실리콘제이며, 배선층은 다결정 실리콘제 또는 텅스텐제이다.
이 방법의 제1 기간에서는, 고주파 전력의 ON과 OFF가 주기적으로 전환된다. 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 공급, 즉, ON과 OFF가 교대로 전환되는 고주파 전력의 공급에 의해, 플루오로카본으로부터, 저차의 활성종보다도 고차의 활성종이 주로 생성된다. 고차의 활성종은 마스크 표면에 부착되기 쉽고, 절연막의 에칭 중에 마스크를 보호하는 보호막을 형성한다. 또한, 고차의 활성종은 형성되는 개구의 심부에는 도달하기 어렵고, 따라서, 배선층을 보호하는 막을 형성할 수 없다.
한편, 제2 기간에서는, 고주파 전력이 연속적으로 ON으로 설정된다. 제2 기간의 고주파 전력의 공급, 즉 연속적으로 ON 상태를 유지하는 고주파 전력의 공급에 의해, 플루오로카본으로부터, 고차의 활성종보다도 저차의 활성종이 주로 생성된다. 즉, 제2 기간의 고주파 전력의 공급에 의해, 제1 기간의 고주파 전력의 공급에 의한 것보다도, 플루오로카본의 해리도가 높아진다. 저차 활성종은, 마스크를 많이 에칭할 수 있지만, 개구의 심부까지 도달하여 배선층 상에 보호막을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 공정과 제2 공정을 교대로 반복하여 실행함으로써, 절연막의 에칭 중에 마스크 및 배선층을 보호하는 것이 가능해진다. 고로, 이 방법에 따르면, 마스크 및 배선층에 대하여 절연막을 선택적으로 에칭하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에서는, 절연막은, 단일의 막이어도 좋다. 또한, 일 실시형태에서, 제2 기간은 1주기 내에 있어서 고주파 전력이 ON이 되는 기간보다 100배 이상 긴 기간일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 마스크 및 배선층에 대하여 절연막을 선택적으로 에칭하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시형태에 따른 절연막을 에칭하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 피처리체의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 방법의 각 공정에 있어서의 일례의 피처리체의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 방법의 각 공정에 있어서의 고주파 전력 및 고주파 바이어스 전력의 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 절연막을 에칭하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 1에 도시된 방법(MT)은 피처리체(이하, 「웨이퍼 W」라고 함)의 절연막을 에칭하는 방법으로서, 교대로 반복되는 공정 S1 및 공정 S2를 포함한다.
도 2는 피처리체의 일례를 도시한 도면이다. 방법(MT)은, 예컨대 도 2에 도시된 웨이퍼(W)에 대하여 적용될 수 있다. 이 웨이퍼(W)는 배선층(102), 절연막(104), 및 마스크(106)를 갖는다. 배선층(102)은, 예컨대 다결정 실리콘, 또는 텅스텐으로 구성되어 있다.
절연막(104)은 배선층(102) 상에 형성되어 있다. 일 실시형태에서는, 절연막(104)이 단일의 절연막, 즉 단층이다. 또한, 일 실시형태에서는, 절연막(104)이 층간 절연막으로서, 예컨대 산화실리콘으로 구성되어 있다. 절연막(104)은, 플루오로카본 가스의 플라즈마를 이용함으로써 배선층(102) 및 마스크(106)에 대하여 선택적으로 에칭되는 절연막이라면, 임의의 재료로 구성될 수 있다. 마스크(106)는 절연막(104) 상에 설치되어 있다. 마스크(106)는 유기막으로 구성되어 있다. 예컨대, 마스크(106)는 비정질 카본, 또는 레지스트 재료로 구성되어 있다. 마스크(106)에는, 절연막(104)에 전사되어야 할 패턴이 형성되어 있다. 즉, 마스크(106)에는 개구가 형성되어 있다.
방법(MT)의 실시에는, 도 3에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용할 수 있다. 도 3은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치로서, 처리 용기(12)를 구비한다. 처리 용기(12)는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 처리 용기(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있고, 그 내벽면에는 양극 산화 처리가 행해져 있다. 이 처리 용기(12)는 보안 접지되어 있다.
처리 용기(12)의 바닥부 상에는 대략 원통형의 지지부(14)가 설치되어 있다. 지지부(14)는 예컨대 절연 재료로 구성되어 있다. 지지부(14)는 처리 용기(12) 내에서, 처리 용기(12)의 바닥부로부터 수직 방향으로 연장되어 있다. 또한, 처리 용기(12) 내에는 배치대(PD)가 설치되어 있다. 배치대(PD)는 지지부(14)에 의해 지지되어 있다.
배치대(PD)는 그 상면에 웨이퍼(W)를 유지한다. 배치대(PD)는 하부 전극(LE) 및 정전 척(ESC)을 갖는다. 하부 전극(LE)은 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)를 포함한다. 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)는, 예컨대 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 이루고 있다. 제2 플레이트(18b)는 제1 플레이트(18a) 상에 설치되어 있고, 제1 플레이트(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.
제2 플레이트(18b) 상에는 정전 척(ESC)이 설치되어 있다. 정전 척(ESC)은 도전막인 전극을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖는다. 정전 척(ESC)의 전극에는 직류 전원(22)이 스위치(23)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(ESC)은 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착한다. 이에 따라, 정전 척(ESC)은 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 주연부 상에는, 웨이퍼(W)의 에지 및 정전 척(ESC)을 둘러싸도록 포커스링(FR)이 배치되어 있다. 포커스링(FR)은 에칭의 균일성을 향상시키기 위해서 설치되어 있다. 포커스링(FR)은 에칭 대상 막의 재료에 의해 적절하게 선택되는 재료로 구성되어 있고, 예컨대 석영으로 구성될 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 내부에는 냉매 유로(24)가 형성되어 있다. 냉매 유로(24)는 온도 조절 기구를 구성하고 있다. 냉매 유로(24)에는, 처리 용기(12)의 외부에 설치된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통해 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는 배관(26b)을 통해 칠러 유닛으로 복귀된다. 이와 같이, 냉매 유로(24)에는 냉매가 순환하도록 공급된다. 이 냉매의 온도를 제어함으로써, 정전 척(ESC)에 의해 지지된 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에는 가스 공급 라인(28)이 설치되어 있다. 가스 공급 라인(28)은 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척(ESC)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에는 가열 소자인 히터(HT)가 설치되어 있다. 히터(HT)는, 예컨대 제2 플레이트(18b) 내에 매립되어 있다. 히터(HT)에는 히터 전원(HP)이 접속되어 있다. 히터 전원(HP)으로부터 히터(HT)에 전력이 공급됨으로써, 배치대(PD)의 온도가 조정되며, 이 배치대(PD) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 온도가 조정되도록 되어 있다. 또한, 히터(HT)는 정전 척(ESC)에 내장되어 있어도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 상부 전극(30)을 구비한다. 상부 전극(30)은 배치대(PD)의 위쪽에서 이 배치대(PD)와 대향 배치되어 있다. 하부 전극(LE)과 상부 전극(30)은 서로 대략 평행하게 설치되어 있다. 이들 상부 전극(30)과 하부 전극(LE) 사이에는, 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행하기 위한 처리 공간(S)이 제공되어 있다.
상부 전극(30)은 절연성 차단 부재(32)를 통해 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 상부 전극(30)은 배치대(PD)의 상면, 즉 웨이퍼 배치면으로부터의 수직 방향에 있어서의 거리가 가변이도록 구성될 수 있다. 상부 전극(30)은 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은 처리 공간(S)에 면하고 있고, 이 전극판(34)에는 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 이 전극판(34)은 일 실시형태에서는 실리콘으로 구성되어 있다.
전극 지지체(36)는 전극판(34)을 자유롭게 착탈할 수 있도록 지지하는 것으로서, 예컨대 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(36)는 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)과 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 아래쪽으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)로 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 통해 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은 복수의 가스 소스를 갖는다. 복수의 가스 소스는 1 이상의 플루오로카본 가스의 소스, 산소 가스(O2 가스)의 소스, 및 희가스의 소스를 포함할 수 있다. 플루오로카본 가스는 C4F6, C4F8, 및 C6F6 중 적어도 1종을 포함하는 가스일 수 있다. 일 실시형태에서는, 복수의 가스 소스가 C4F6 가스의 소스, 및 C4F8 가스의 소스를 포함할 수 있다. 또한, 희가스는 Ar 가스, He 가스와 같은 임의의 희가스의 소스일 수 있다.
밸브군(42)은 복수의 밸브를 포함하고, 유량 제어기군(44)은 매스 플로우 컨트롤러와 같은 복수의 유량 제어기를 포함한다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각 밸브군(42)의 대응 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응 유량 제어기를 통해 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라 디포지션 실드(46)가 자유롭게 착탈할 수 있도록 설치되어 있다. 디포지션 실드(46)는 지지부(14)의 외주에도 설치되어 있다. 디포지션 실드(46)는 처리 용기(12)에 에칭 부생물(디포지션)이 부착되는 것을 방지하는 것으로서, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
처리 용기(12)의 바닥부측, 또한, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 측벽 사이에는 배기 플레이트(48)가 설치되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예컨대 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(48)의 아래쪽, 또한, 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 형성되어 있다. 배기구(12e)에는 배기관(52)을 통해 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 처리 용기(12) 내의 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입반출구(12g)가 형성되어 있고, 이 반입반출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 더 구비한다. 제1 고주파 전원(62)은 플라즈마 생성용 제1 고주파 전력을 발생시키는 전원으로서, 27∼100 MHz의 주파수, 일례로는 40 MHz의 고주파 전력을 발생시킨다. 제1 고주파 전원(62)은 정합기(66)를 통해 하부 전극(LE)에 접속되어 있다. 정합기(66)는 제1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극 LE측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다.
제2 고주파 전원(64)은 웨이퍼(W)에 이온을 인입하기 위한 제2 고주파 전력, 즉 고주파 바이어스 전력을 발생시키는 전원으로서, 400 kHz∼13.56 MHz 범위 내의 주파수, 일례로는 3.2 MHz의 고주파 바이어스 전력을 발생시킨다. 제2 고주파 전원(64)은 정합기(68)를 통해 하부 전극(LE)에 접속되어 있다. 정합기(68)는 제2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극 LE측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 전원(70)을 더 구비한다. 전원(70)은 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 전원(70)은 처리 공간(S) 내에 존재하는 양이온을 전극판(34)에 인입하기 위한 전압을, 상부 전극(30)에 인가한다. 일례에 있어서는, 전원(70)은 마이너스 직류 전압을 발생시키는 직류 전원이다. 다른 일례에 있어서, 전원(70)은 비교적 저주파의 교류 전압을 발생시키는 교류 전원이어도 좋다. 전원(70)으로부터 상부 전극으로 인가되는 전압은 -150 V 이하의 전압일 수 있다. 즉, 전원(70)에 의해 상부 전극(30)에 인가되는 전압은 절대치가 150 V 이상인 음의 전압일 수 있다. 이러한 전압이 전원(70)으로부터 상부 전극(30)으로 인가되면, 처리 공간(S)에 존재하는 양이온이 전극판(34)에 충돌한다. 이에 따라, 전극판(34)으로부터 이차 전자 및/또는 실리콘이 방출된다.
또한, 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 이 제어부(Cnt)는 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터로서, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다. 구체적으로, 제어부(Cnt)는 밸브군(42), 유량 제어기군(44), 배기 장치(50), 제1 고주파 전원(62), 정합기(66), 제2 고주파 전원(64), 정합기(68), 전원(70), 히터 전원(HP), 및 칠러 유닛에 접속되어 있다.
제어부(Cnt)는 입력된 레시피에 기초한 프로그램에 따라 동작하며, 제어 신호를 송출한다. 제어부(Cnt)로부터의 제어 신호에 의해, 가스 소스군으로부터 공급되는 가스의 선택 및 유량, 배기 장치(50)의 배기, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)으로부터의 전력 공급, 전원(70)으로부터의 전압 인가, 히터 전원(HP)의 전력 공급, 칠러 유닛으로부터의 냉매 유량 및 냉매 온도를 제어하는 것이 가능하다.
다시 도 1을 참조하여, 제어부(Cnt)의 각종 제어와 함께, 방법(MT)의 각 공정에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 여기서는, 도 1에 덧붙여, 도 4 및 도 5를 참조한다. 도 4는 방법(MT)의 각 공정에 있어서의 일례의 피처리체의 상태를 도시한 단면도이다. 도 5는 방법(MT)의 각 공정에 있어서의 고주파 전력 및 고주파 바이어스 전력의 파형을 나타낸 도면이다.
방법(MT)의 공정(S1)에서는, 처리 용기(12) 내에 플루오로카본 가스를 포함하는 처리 가스가 공급된다. 처리 가스는, 예컨대 C4F6 가스, C4F8 가스, O2 가스, 및 Ar 가스를 포함할 수 있다. 또한, 방법(MT)에서는, 공정 S1이 실행되는 제1 기간(T1) 내에 있어서, 제1 고주파 전원(62)으로부터 공급되는 고주파 전력(HF)의 ON과 OFF가 주기적으로 전환된다. 즉, 제1 기간(T1) 내에 있어서, 고주파 전력(HF)이 펄스형으로 공급된다. 고주파 전력(HF)의 ON과 OFF의 전환 주파수는 0.1 kHz∼100 kHz 범위 내의 주파수이다. 예컨대 이 주파수는 10 kHz이다. 또한, 이 주파수에 의해 규정되는 1주기 내에서 고주파 전력(HF)이 ON이 되는 기간(T3)이 차지하는 비율, 즉 듀티비는 5%∼95% 범위 내의 비이다. 예컨대, 듀티비는 50%이다.
일 실시형태의 공정 S1에서는, 고주파 전력(HF)에 ON/OFF로 동기하여, 제2 고주파 전원(64)으로부터 공급되는 고주파 바이어스 전력(LF)의 ON과 OFF가 주기적으로 전환되어도 좋다. 즉, 제1 기간(T1) 내에 있어서, 고주파 바이어스 전력(LF)이 펄스형으로 공급되어도 좋다.
이 공정(S1)에서는, 펄스형으로 공급되는 고주파 전력(HF)에 의해, 처리 가스가 여기된다. 펄스형으로 공급되는 고주파 전력(HF)에 기초하여 생성되는 플라즈마 중에서, 플루오로카본은 F, CF, CF2와 같은 저차의 활성종보다도 고차의 활성종이 많아지도록 해리된다. 환언하면, 공정 S1에서는 플루오로카본의 해리도가 후술하는 공정 S2의 플루오로카본의 해리도보다도 낮아진다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 고차의 활성종은, 마스크(106)의 표면에 부착되기 쉽고, 불소 혹은 플루오로카본의 활성종에 의한 절연막(104)의 에칭 중에, 마스크(106)를 보호하는 보호막(108)을 이 마스크(106)의 표면 상에 형성한다. 또한, 고차의 활성종은 에칭에 의해 형성되는 개구(OP)의 심부에는 도달하기 어려운 특성을 갖는다.
이 공정 S1을 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 경우에는, 제어부(Cnt)는 처리 용기(12) 내에 상기 처리 가스가 설정된 유량으로 공급되도록 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 제어한다. 또한, 제어부(Cnt)는 처리 공간(S)의 압력이 설정된 압력이 되도록, 배기 장치(50)를 제어한다. 또한, 제어부(Cnt)는 고주파 전력(HF) 및 고주파 바이어스 전력(LF)이 펄스형으로 공급되도록, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 제어한다.
또한, 고주파 전력(HF)이 OFF로 되어 있는 기간 중에 전원(70)으로부터의 전압이 상부 전극(30)에 인가되도록, 제어부(Cnt)는 전원(70)을 제어하여도 좋다. 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 전압이 인가되면, 전극판(34)으로부터 방출되는 이차 전자에 의해 마스크(106)가 개질된다. 이에 따라, 마스크(106)의 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 대전을 중화하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 에칭 레이트 혹은 에칭의 직진성을 향상시키는 것이 가능하다.
방법(MT)에서는, 계속되는 공정 S2에 있어서도, 처리 용기(12) 내에 공정 S1과 동일한 처리 가스가 공급된다. 또한, 방법(MT)에서는, 공정 S2가 실행되는 제2 기간(T2) 내에 있어서, 제1 고주파 전원(62)으로부터 공급되는 고주파 전력(HF)이 연속적으로 ON으로 설정된다. 즉, 제2 기간(T2) 중에는 연속적으로 고주파 전력(HF)이 공급된다. 제2 기간(T2)은 일 실시형태에서는 기간(T3)의 100배 이상의 시간 길이를 갖는다. 예컨대, 제2 기간(T2)은 5초∼100초의 범위 내의 시간 길이로 설정될 수 있다. 또한, 일 실시형태의 공정 S2에서는, 고주파 전력(HF)과 마찬가지로, 제2 고주파 전원(64)으로부터 공급되는 고주파 바이어스 전력(LF)도 연속적으로 공급될 수 있다.
이 공정 S2에서는, 연속적으로 공급되는 고주파 전력(HF)에 의해, 처리 가스가 여기된다. 연속적으로 공급되는 고주파 전력(HF)에 기초하여 생성되는 플라즈마 중에서, 플루오로카본은 고차의 활성종보다도 F, CF, CF2와 같은 저차의 활성종이 많아지도록 해리된다. 환언하면, 공정 S2에서는 플루오로카본의 해리도가 공정 S1의 플루오로카본의 해리도보다도 높아진다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 저차의 활성종은 마스크(106)를 많이 에칭할 수 있지만, 개구(OP)의 심부까지 도달하여 배선층(102) 상에 보호막(110)을 형성할 수 있다. 따라서, 공정 S2에 따르면, 배선층(102)의 에칭을 억제할 수 있다.
이 공정 S2를 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 경우에는, 제어부(Cnt)는 처리 용기(12) 내에 상기 처리 가스가 설정된 유량으로 공급되도록, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 제어한다. 또한, 제어부(Cnt)는 처리 공간(S)의 압력이 설정된 압력이 되도록, 배기 장치(50)를 제어한다. 또한, 제어부(Cnt)는 고주파 전력(HF) 및 고주파 바이어스 전력(LF)이 연속적으로 공급되도록, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 제어한다. 또한, 제2 기간(T2) 중에 전원(70)으로부터의 전압이 상부 전극(30)에 인가되도록, 제어부(Cnt)는 전원(70)을 제어하여도 좋다.
방법(MT)에서는, 계속되는 공정 S3에 있어서, 정지 조건이 충족되는지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 예컨대 공정 S1 및 공정 S2를 포함하는 시퀀스의 실행 횟수가 소정 횟수에 도달했을 때에 충족된다. 예컨대 소정 횟수는 10회이다. 공정 S3의 판정 결과가 No인 경우에는, 공정 S1 및 공정 S2의 실행이 다시 반복된다. 한편, 공정 S3의 판정 결과가 YES인 경우에는 방법(MT)의 프로세스가 종료된다.
이상 설명한 방법(MT)에 따르면, 공정 S1과 공정 S2를 교대로 반복하여 실행함으로써, 절연막(104)의 에칭 중에 마스크(106) 및 배선층(102) 양쪽 모두의 위에 보호막을 형성하는 것이 가능해진다. 고로, 이 방법(MT)에 따르면, 마스크(106) 및 배선층(102)에 대하여 절연막(104)을 선택적으로 에칭하는 것이 가능해진다.
이상, 여러 가지 실시형태에 대해서 설명해 왔지만, 전술한 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형 양태를 구성할 수 있다. 예컨대, 제1 고주파 전원(62)은 정합기(66)를 통해 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 좋다.
10 : 플라즈마 처리 장치, 12 : 처리 용기, PD : 배치대, ESC : 정전 척, LE : 하부 전극, 30 : 상부 전극, 34 : 전극판, 40 : 가스 소스군, 42 : 밸브군, 44 : 유량 제어기군, 50 : 배기 장치, 62 : 제1 고주파 전원, 64 : 제2 고주파 전원, 70 : 전원, Cnt : 제어부, W : 웨이퍼, 102 : 배선층, 104 : 절연막, 106 : 마스크, 108, 110 : 보호막.

Claims (4)

  1. 피처리체의 절연막을 에칭하는 방법에 있어서, 상기 피처리체는, 배선층, 이 배선층 상에 형성된 상기 절연막, 및 이 절연막 상에 형성된 유기막으로 구성된 마스크를 가지며, 상기 방법은,
    제1 기간 내에서, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급된 플루오로카본을 포함하는 처리 가스를 여기시키기 위해서, 제1 고주파 전력과 제2 고주파 전력 중 적어도 하나의 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정으로서, 상기 제1 고주파 전력의 주파수는 상기 제2 고주파 전력의 주파수보다 높은 것인, 상기 제1 고주파 전력과 상기 제2 고주파 전력 중 적어도 하나의 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정과,
    상기 제1 기간에 계속되는 제2 기간으로서, 상기 제1 기간 내에 있어서 상기 제1 고주파 전력이 ON이 되는 기간과 상기 제1 고주파 전력이 OFF가 되는 기간으로 이루어진 1주기 내에 있어서 상기 제1 고주파 전력이 ON이 되는 기간보다 긴 상기 제2 기간 내에서, 상기 처리 용기 내에 공급된 상기 처리 가스를 여기시키기 위해서, 상기 제1 고주파 전력을 연속적으로 ON으로 설정하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 고주파 전력과 상기 제2 고주파 전력 중 적어도 하나의 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정과 상기 제1 고주파 전력을 연속적으로 ON으로 설정하는 공정은 교대로 반복되고,
    상기 제1 및 제2 고주파 전력의 ON과 OFF의 전환 주파수는 0.1 kHz∼100 kHz 범위 내의 주파수인 것인 절연막 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 단일 막인 것인 절연막 에칭 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 기간은 상기 1주기 내에 있어서 상기 제1 고주파 전력이 ON이 되는 상기 기간보다 100배 이상 긴 기간이고, 상기 제2 기간은 5초∼100초의 범위 내의 시간 길이로 설정되는 것인 절연막 에칭 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 고주파 전력을 연속적으로 ON으로 설정하는 공정에서는, 상기 제1 고주파 전력의 ON과 OFF를 주기적으로 전환하는 공정보다도, 플루오로카본의 해리도가 높은 것인 절연막 에칭 방법.
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