KR20090104772A - 플라즈마 에칭 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 에칭 방법에 있어서, 진공 가능한 처리용기내에서 제 1 전극과 제 2 전극을 간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 처리용기내에 부재를 마련하고, 상기 제 1 전극에 대향시켜 피처리 기판을 제 2 전극으로 지지하고, 상기 처리용기내를 소정의 압력으로 진공 배기하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 사이의 처리공간에 에칭 가스를 공급하고, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 고주파를 인가하여 상기 처리공간에서 상기 에칭 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판의 표면의 피가공막을 에칭한다. 상기 플라즈마 에칭 방법에서, 소정의 에칭 처리중에 상기 처리용기내에서 상기 기판으로부터 떨어진 장소에서 상기 플라즈마중의 반응종과 반응하여 에칭되는 상기 부재에 직류 전압을 인가하고, 적어도 상기 에칭 가스에 관한 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 소정의 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에서 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-전압의 함수에 따라 상기 직류 전압을 시간축상에서 가변한다.
Description
본 발명은 피처리 기판에 플라즈마를 이용하여 드라이 에칭 가공을 실시하는 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 FPD(Flat Panel Display)의 제조 프로세스에서 이용되고 있는 에칭은 리소그래피 기술에 의해 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 피처리 기판( 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등)의 표면의 막을 원하는 회로 패턴으로 가공한다. 종래부터, 낱장식의 에칭에는 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치가 다용되고 있다.
일반적으로, 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치는 진공 챔버로서 구성되는 처리용기내에 상부 전극과 하부 전극을 평행하게 배치하고, 하부 전극의 위에 피처리 기판을 탑재하며, 양 전극간에 고주파를 인가한다. 그러면, 양 전극의 사이에서 고주파 전계에 의해서 가속된 전자, 전극으로부터 방출된 전자, 혹은 가열된 전자 가 처리 가스의 분자와 전리 충돌을 일으켜, 처리 가스의 플라즈마가 발생하고, 플라즈마중의 래디컬이나 이온에 의해서 기판 표면에 원하는 미세가공 예를 들면 에칭 가공이 실시된다.
플라즈마 에칭에 요구되는 에칭 가공의 형상·치수 정밀도는 반도체 소자의 미세화에 맞추어 점점 엄격하게 되고 있다. 종래부터, 에칭 프로세스 중에서 에칭과 동시에 패턴 및 레지스트의 측벽에 퇴적 또는 형성되는 막(데포지션)이 소위 측벽 보호막으로서 에칭 단면 형상의 제어에 이용되고 있다. 데포지션의 레이트를 높게 하면, 패턴 측벽이 중성의 반응 활성종이나 이온 충격으로부터 보호되어, 언더컷이나 보우 형상이 발생하기 어려워진다. 무엇보다도, 데포지션 레이트가 너무 크면, 에칭 레이트가 저하하여, 지나친 테이퍼 형상이나 에칭 반응 정지의 원인으로 되고, 또 에칭 시간이 지연되면 레지스트의 망가짐 또는 막 감소가 커지게 되어 결과적으로 치수 정밀도가 저하한다.
따라서, 원하지 않는 보우 형상 또는 테이퍼 형상의 발생을 방지하여, 이방성 가공의 정밀도를 향상시키기 위해서는 에칭 우위의 프로세스와 데포지션 우위의 프로세스를 적절하게 조화시키는 것이 필요하다. 그 때문에, 종래에는 1회의 연속된 에칭 프로세스를 에칭 가스의 케미스트리<chemistry>에 따라 복수의 스텝으로 분할하고, 에칭을 촉진하는 에천트<etchant> 가스를 챔버내에 공급하는 에칭 우위의 스텝과, 데포지션을 촉진하는 에천트 가스를 챔버내에 공급하는 데포지션 우위의 스텝을 시계열적으로 조합하는 멀티 스텝의 방법을 취하고 있다.
그러나, 상기와 같은 에칭 가스를 복수의 스텝에서 전환하는 종래의 멀티 스텝법은 복수의 가스 공급원을 필요로 하기 때문에 에칭 장치가 대규모화되는 동시에, 에칭 촉진 프로세스와 데포지션 촉진 프로세스의 사이의 천이가 스텝적으로 불연속으로 실행되기 때문에, 패턴 측벽에 단차가 발생하기 쉽고, 에칭 형상을 임의이고 또한 정밀하게 제어하는 것이 곤란하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 에칭 형상을 임의이고 또한 정밀하게 제어할 수 있도록 한 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양상에 따라, 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 진공 가능한 처리용기내에서 제 1 전극과 제 2 전극을 간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 처리용기내에 부재를 마련하고, 상기 제 1 전극에 대향시켜 피처리 기판을 제 2 전극으로 지지하고, 상기 처리용기내를 소정의 압력으로 진공 배기하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 사이의 처리공간에 에칭 가스를 공급하고, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 고주파를 인가하여 상기 처리공간에서 상기 에칭 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판의 표면의 피가공막을 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서, 소정의 에칭 처리중에 상기 처리용기내에서 상기 기판으로부터 떨어진 장소에서 상기 플라즈마중의 반응종과 반응하여 에칭되는 상기 부재에 직류 전압을 인가하고, 적어도 상기 에칭 가스에 관한 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 소정의 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에서 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-전압의 함수에 따라 상기 직류 전압을 시간축상에서 가변하는, 플라즈마 에칭 방법이 제공된다.
에칭 프로세스중에, 처리용기내에서는 기판 표면의 피가공막이 에칭 되는 한편, 직류 인가 부재의 표면도 동일한 플라즈마로 에칭되어, 쌍방에서 플라즈마중의 반응종이 소비된다. 본 발명에 있어서는 직류 인가 부재에 인가되는 직류 전압을 미리 설정된 시간-전압의 함수에 따라 시간축상에서 시시각각으로 연속적으로 가변하는 것에 의해, 직류 인가 부재 표면에 있어서의 반응종의 소비량을 시시각각으로 연속적으로 가변하고, 그 결과로서 피가공막에 대한 에칭 특성(예를 들면 에칭 레이트)을 시시각각으로 연속적으로 가변한다. 이것에 의해, 1스텝의 에칭 프로세스를 통해, 에칭 가스의 종류·유량을 일정하게 유지한 채, 에칭을 촉진하는 프로세스와 데포지션을 촉진하는 프로세스의 강약관계를 연속적 또는 아날로그적으로, 또한 고속으로 가변 제어하는 것이 가능하고, 더 나아가서는 에칭 형상을 임의이고 또한 정밀하게 제어할 수 있다.
직류 인가 부재에 인가하는 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하는 경우에는 그 절대값을 크게 할수록, 이온 어시스트 효과가 작용하여 직류 인가 부재 표면의 에칭 반응(즉, 반응종의 소비)이 촉진된다. 따라서, 상기 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에 관한 에칭을 증속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 작게 하고, 상기 피가공막에 관한 에칭을 감속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 크게 한다. 또한, 상기 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에의 데포지션을 증속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 크게 하고, 상기 피가공막에의 데포지션을 감속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 작게 한다.
본 발명의 다른 양상에 있어서, 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 진공 가능한 처리용기내에서 제 1 전극과 제 2 전극을 간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 처리용기내에 부재를 마련하고, 상기 제 1 전극에 대향시켜 피처리 기판을 제 2 전극으로 지지하고, 상기 처리용기내를 소정의 압력으로 진공 배기하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 사이의 처리공간에 에칭 가스를 공급하고, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 고주파를 인가하여 상기 처리공간에서 상기 에칭 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판의 표면의 피가공막을 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서, 소정의 에칭 처리중에 상기 처리용기내에서 상기 기판으로부터 떨어진 장소에서 상기 플라즈마중의 반응종과 반응하여 에칭되는 상기 부재에 직류 전압을 인가하고, 적어도 상기 에칭 가스에 관한 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 소정의 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에서 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-듀티의의 함수에 따라 상기 직류 전압을 시간축상에서 일정 사이클 내에서 제 1 전압값과 제 2 전압값의 사이에서 전환하는 플 라즈마 에칭 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서는 상기 제 2 관점에 있어서의 방법과 같이 직류 전압 인가 부재에 인가하는 직류 전압을 미리 설정된 시간-듀티의 함수에 따라 시간축상에서 일정 사이클마다 제 1 전압값과 제 2 전압값의 사이에서 전환하는 방식에 의해서도, 1스텝의 에칭 프로세스를 통해, 에칭 가스의 종류·유량을 일정하게 유지한 채, 에칭을 촉진하는 프로세스와 데포지션을 촉진하는 프로세스의 강약관계를 실질적으로 연속적으로, 또한 고속으로 가변 제어하는 것이 가능하고, 더 나아가서는 에칭 형상을 임의이고 또한 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 이 방식은 정전압의 직류 전원을 사용 가능하게 하는 이점도 있다.
직류 인가 부재에 인가하는 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하는 경우에는 그 절대값이 클수록, 듀티가 클수록, 이온 어시스트 효과가 작용하여 직류 인가 부재 표면의 에칭 반응(즉, 반응종의 소비)이 촉진된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 전압값이 부극성의 값을 취하고, 상기 제 1 전압값의 절대값이 상기 제 2 전압값의 절대값보다 크고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에 대한 에칭을 증속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 작게 하고, 상기 피가공막에 관한 에칭을 감속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 크게 한다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 전압값이 부극성의 값을 취하고, 상기 제 1 전압값의 절대값이 상기 제 2 전압값의 절대값보다 크고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에의 데포지션을 증속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 크게 하고, 상기 피가공막에의 데포지션을 감속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 작게 한다.
바람직하게, 상기 직류 전압이 인가되는 부재가 상기 제 1 전극이고, 상기 직류 전압이 인가되는 부재가 상기 제 2 전극상에서 상기 기판의 주위에 환상으로 배치되는 포커스 링이다.
상기 직류 전압이 인가되는 부재가 실리콘을 함유하고, 상기 에칭 가스가 플로로카본 가스를 포함한다. 무엇보다도, 본 발명은 플로로카본 가스 이외의 에천트 가스를 사용하는 어플리케이션에도 적용 가능하며, 그 경우에는 직류 전압 인가 부재를 해당 에천트 가스의 반응종에 의해서 에칭되는 바와 같은 재질로 구성하면 좋다.
본 발명은 특히 이방성 에칭 가공에 바람직하게 적용 가능하다. 그 경우, 바람직하게는 기판에 플라즈마중의 이온을 인입하기 위한 제 2 고주파를 제 2 전극에 인가해도 좋다.
본 발명의 또 다른 양상에 있어서, 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에, 상기 플라즈마 에칭 방법이 실행되도록 플라즈마 처리 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
본 발명의 플라즈마 에칭 방법 또는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 따르 면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 에칭 형상을 임의이고 또한 정밀하게 제어할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1에, 본 발명의 플라즈마 에칭 방법에서 사용하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 이 플라즈마 처리 장치는 하부 2주파 인가 방식을 취하는 캐소드 커플의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있으며, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 챔버(처리용기)(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
챔버(10)내에는 피처리 기판으로서 예를 들면 반도체 웨이퍼 W를 탑재하는 원판형상의 서셉터(12)가 하부 전극으로서 수평으로 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장하는 절연성의 통형상 지지부(14)에 지지되어 있다. 이 통형상 지지부(14)의 외주를 따라 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장하는 도전성의 통형상 지지부(내벽부)(16)와 챔버(10)의 측벽의 사이에 환상의 배기로(18)가 형성되어 있고, 이 배기로(18)의 입구에 링형상의 배플판(배기 링)(20)이 부착되며, 배기로(18)의 바닥에 배기구(22)가 마련되어 있다. 배기구(22)에는 배기관(24)을 거쳐서 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 챔버(10)내의 처리공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔 버(10)의 측벽에는 반도체 웨이퍼 W의 반입출구를 개폐하는 게이트밸브(28)가 부착되어 있다.
서셉터(12)에는 제 1 및 제 2 고주파 전원(30, 32)이 매칭 유닛(34) 및 급전봉(36)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 제 1 고주파 전원(30)은 주로 플라즈마의 생성에 기여하는 주파수(통상 40㎒ 이상)의 제 1 고주파를 출력한다. 제 2 고주파 전원(32)은 주로 서셉터(12)상의 반도체 웨이퍼 W에 대한 이온의 인입에 기여하는 주파수(통상 13. 56㎒ 이하)의 제 2 고주파를 출력한다. 매칭 유닛(34)에는 제 1 고주파 전원(30)측의 임피던스와 부하(주로 전극, 플라즈마, 챔버)측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 제 1 정합기와, 제 2 고주파 전원(32)측의 임피던스와 부하측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 제 2 정합기가 수용되어 있다.
서셉터(12)는 반도체 웨이퍼 W보다 한층 큰 직경 또는 구경을 갖고 있다. 서셉터(12)의 위에는 처리 대상의 반도체 웨이퍼 W가 탑재되고, 그 반도체 웨이퍼 W를 둘러싸도록 포커스 링(보정 링)(38)이 마련된다.
서셉터(12)의 상면에는 웨이퍼 흡착용의 정전 척(40)이 마련되어 있다. 이 정전 척(40)은 막형상 또는 판형상의 유전체의 내에 시트 형상 또는 메시 형상의 도전체를 사이에 두고 있다. 해당 도전체에는 챔버(10)의 외측에 배치되는 직류 전원(42)이 스위치(44) 및 급전선(46)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(42)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해, 쿨롱력으로 반도체 웨이퍼 W를 정전 척(40)상에 흡착 유지할 수 있다.
서셉터(12)의 내부에는 예를 들면 원주방향으로 연장하는 환상의 냉매실(48)이 마련되어 있다. 이 냉매실(48)에는 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(50, 52)을 거쳐서 소정 온도의 냉매 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해서 정전 척(40)상의 반도체 웨이퍼 W의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 웨이퍼 온도의 정밀도를 한층 높이기 위해, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스 예를 들면 He 가스가 가스 공급관(54) 및 서셉터(12) 내부의 가스 통로(56)를 거쳐서 정전 척(40)과 반도체 웨이퍼 W의 사이에 공급된다.
챔버(10)의 천장에는 서셉터(12)와 평행하게 대향해서 상부 전극을 겸하는 샤워헤드(60)가 마련되어 있다. 이 샤워헤드(60)는 서셉터(12)와 대향하는 전극판(62)과, 이 전극판(62)을 그 배후(위)로부터 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(64)를 갖고, 전극 지지체(64)의 내부에 가스 확산실(66)을 마련하며, 이 가스 확산실(66)로부터 서셉터(12)측으로 관통할 있는 다수의 가스 토출 구멍(68)을 전극 지지체(64) 및 전극판(62)에 형성하고 있다. 전극판(62)과 서셉터(12)의 사이의 공간이 플라즈마 생성 공간 또는 처리공간 PS로 된다. 가스 확산실(66)의 상부에 마련되는 가스 도입구(66a)에는 처리 가스 공급부(70)로부터의 가스 공급관(72)이 접속되어 있다.
상부 전극(60)에 있어서, 처리시에 플라즈마에 노출되는 전극판(62)의 재질은 중요하다. 본 발명에서는 플라즈마중의 반응종과 반응해서 에칭 되는 재질이 바람직하고, 예를 들면 CF계의 가스 즉 플로로카본 가스를 에칭 가스에 이용하는 경우에는 전극판(62)의 재질을 Si 혹은 SiC 등의 Si함유 도전재로 하는 것이 바람직 하다. 전극 지지체(64)는 예를 들면 알루마이트 처리된 알루미늄으로 구성되어도 좋다. 샤워헤드(상부 전극)(60)와 챔버(10)의 사이에는 링형상의 절연체(65)가 삽입되고, 샤워헤드(상부 전극)(60)는 전기적으로 플로팅 상태에서 챔버(10)에 부착되어 있다.
챔버(10)의 외측에 설치되는 가변 직류 전원(74)의 출력 단자는 온·오프 전환 스위치(76) 및 직류 급전 라인(78)을 거쳐서 상부 전극(60)에 전기적으로 접속되어 있다. 가변 직류 전원(74)은 제어부(80)의 제어 하에서 예를 들면 -2000∼+1000V의 값을 취하는 가변의 직류 전압 VDC를 출력할 수 있도록 구성되어 있다.
직류 급전 라인(78)의 도중에 마련되는 필터 회로(82)는 가변 직류 전원(74)으로부터의 직류 전압 VDC를 통과시켜 상부 전극(60)에 인가하는 한편, 서셉터(12)로부터 처리공간 PS 및 상부 전극(60)을 통해 직류 급전 라인(78)에 들어온 고주파를 접지 라인에 흘리고 가변 직류 전원(74)측에는 흘리지 않도록 구성되어 있다.
또한, 챔버(10)내에서 처리 공간 PS에 면하는 적당한 개소로서 예를 들면 배플판(20)의 상면 혹은 지지 부재(16)의 정상부 부근 혹은 상부 전극(60)의 반경 방향 외측에, 예를 들면 Si, SiC 등의 도전성 부재로 이루어지는 링형상의 DC 그라운드 부품(직류 접지 전극)(84)이 부착되어 있다. 이 DC 그라운드 부품(84)은 접지 라인(86)을 거쳐서 상시 접지되어 있다. 플라즈마 에칭중에 가변 직류 전원(74)으로부터 상부 전극(60)에 직류 전압 VDC를 인가하면, 플라즈마를 거쳐서 상부 전극(60)과 DC 그라운드 부품(84)의 사이에서 직류의 전자 전류가 흐르도록 되어 있 다.
제어부(80)는 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 외부 메모리 또는 내부 메모리에 저장되는 소프트웨어(프로그램) 및 레시피 정보에 따라, 장치내의 각 부, 특히 배기 장치(26), 고주파 전원(30, 32), 매칭 유닛(34), 정전 척용 스위치(44), 처리 가스 공급부(70), 가변 직류 전원(74), 온오프전환 스위치(76) 등의 각각의 동작 및 장치 전체의 동작(시퀸스)을 제어한다.
이 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭을 실행하기 위해서는 우선, 게이트밸브(28)를 열림 상태로 해서 가공 대상의 반도체 웨이퍼 W를 챔버(10)내에 반입하고, 정전 척(40)의 위에 탑재한다. 그리고, 처리 가스 공급부(70)로부터 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량으로 챔버(10)내에 도입하고, 배기 장치(26)에 의해 챔버(10)내의 압력을 설정값으로 조절한다. 또한, 제 1 및 제 2 고주파 전원(30, 32)을 온으로 해서 제 1 고주파(40㎒ 이상) 및 제 2 고주파(13.56㎒ 이하)를 각각 소정의 파워로 출력시키고, 이들 고주파를 매칭 유닛(34) 및 급전봉(36)을 거쳐서 서셉터(12)에 인가한다. 또한, 스위치(44)를 온으로 하고, 정전력에 의해서, 반도체 웨이퍼 W를 정전척(40)에 흡착하여, 이들 사이의 접촉 계면에 전열 가스(He 가스)를 감금한다. 샤워헤드(60)로부터 토출된 에칭 가스는 양 전극(12, 60)사이에서 고주파의 방전에 의해서 플라즈마화되고, 이 플라즈마에 의해 생성되는 래디컬이나 이온에 의해서 반도체 웨이퍼 W 표면의 피가공막이 원하는 패턴으로 에칭된다.
이 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치는 서셉터(12)에 40㎒ 이상이라는 플라즈 마 생성에 적합한 비교적 높은 주파수의 제 1 고주파를 인가하는 것에 의해, 플라즈마를 바람직한 해리 상태에서 고밀도화하여, 더욱 저압의 조건하에서도 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있다. 그와 동시에, 서셉터(12)에 13.56㎒이하라고 하는 이온 인입에 적합한 비교적 낮은 주파수의 제 2 고주파를 인가하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼 W의 피가공막에 대해 선택성이 높은 이방성의 에칭을 실시할 수 있다. 플라즈마 생성용의 제 1 고주파는 어떠한 플라즈마 프로세스에서도 반드시 사용되지만, 이온 인입용의 제 2 고주파는 프로세스에 따라서는 사용되지 않는 경우가 있다.
이 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치는 하부 2주파 인가 방식에 있어서, 가변 직류 전원(74)으로부터 가변의 직류 전압 VDC를 상부 전극(60)에 인가하는 구성 및 기능을 갖고 있다. 플라즈마 에칭중에 직류 전압 VDC가 상부 전극(60)에 인가되면, 직류 전압 VDC의 극성 및 절대값과, 가스의 종류·유량과, 플라즈마의 상태 및 챔버 내지 전극의 구조·재질 등과의 상호작용에 의해 반도체 웨이퍼 Ｗ상의 에칭 특성이 일정한 영향을 받는다.
도 2에, 이 실시형태의 플라즈마 에칭 장치를 사용하여 실행한 블랭킷 SiOC막의 에칭에 있어서, 상부 전극(60)에 인가하는 직류 전압 VDC를 0V, -450V, -900V의 3가지로 선택하고, 또한 각 직류 전압값 하에서 에칭 가스(혼합 가스)에 포함되는 플로로카본 가스의 유량 M(sccm)을 6가지로 선택한 경우의 웨이퍼상의 에칭량 분포 특성을 나타낸다. 주된 에칭 조건은 다음과 같다.
웨이퍼 구경: 300㎜
에칭 가스： C4F8/Ar/N2=M/1000/150sccm
챔버내의 압력: 50mTorr
고주파 전력: 40㎒/2㎒=1500/0W
온도: 상부 전극/챔버 측벽/하부 전극=60/60/20℃
에칭 시간:30초
도 2에 있어서, VDC=0V에서는 C4F8유량 M=17sccm 부근에서 SiOC의 에칭 레이트(E/R)가 극대하게 되고, M=20sccm이 되면 E/R은 극대값으로부터 다소 낮아진다. 이에 대해, VDC=-450V에서는 C4F8유량 M=11sccm 부근에서 E/R이 극대하게 되며, M=14sccm에서 E/R은 극대값으로부터 상당히 낮아진다. VDC=-900V에서는 역시 C4F8유량 M=11sccm 부근에서 E/R이 극대하게 되며, M=14sccm에서 E/R은 극대값으로부터 한층 현저히 낮아진다.
도 2의 데이터를 기초로, VDC=0V, -450V, -900V의 각 경우에 대해 C4F8유량과 SiOC의 E/R(평균값)의 관계를 그래프로 나타내면, 도 3과 같이 된다. 도 3의 그래프로부터, C4F8유량=14sccm∼18sccm의 영역에서는 E/R은 VDC=0V에서 300∼360nm/min, VDC=-450V에서 200∼240nm/min, VDC=-900V에서 130∼150nm/min이며, VDC의 값에 의해서 SiOC의 Ｅ/R이 크게 다른 것을 알 수 있다. 따라서, 이 유량 영역에서는 VDC를 파라미터로 함으로써, SiOC의 Ｅ/R을 큰 변화율로 다이나믹하게 가변할 수 있는 것 을 알 수 있다.
이와 관련하여, 블랭킷 SiO2막의 에칭에 있어서, 상부 전극(60)에 직류 전압 VDC를 인가하지 않고 이 실시형태의 플라즈마 에칭 장치를 사용하며, 에칭 가스에 포함되는 플로로카본 가스 CxFy의 종류를 1.3-C4F6, c-C5F8, c-C4F8, 1.3-C5F8의 4가지로 선택한 경우의 ＣxFy유량과 SiO2의 에칭 레이트(E/R)의 관계를 도 4에 그래프로 나타낸다.
도 4의 그래프로부터, CxFy유량=30sccm 부근에서는 플로로카본 가스 CxFy의 종류에 따라 E/R이 대폭 달라지는 것을 알 수 있다. 즉, 플로로카본 가스 CxFy로서 에칭성이 강한 c-C4F8을 이용하거나 데포지션성이 강한 1,3-Ｃ5F8, 1,3-C4F6을 이용하는 차이에 따라서, E/R이 수배 달라지는 것을 알 수 있다. 종래의 멀티 스텝법은 바로 이 성질을 이용하여, 에칭성이 강한 C4F8을 사용하는 스텝과, 데포지션성이 강한 Ｃ5F8, C4F6을 사용하는 스텝을 시계열적으로 조합하고 있다.
여기로 주목해야 하는 점은 도 3의 그래프가 도 4의 그래프와 매우 유사한 것이다. 즉, E/R을 가변하기 위해, 멀티 스텝법이 가스를 전환하는 방법을 취하는 것에 반해, 본 발명은 상부 전극(60)에 인가하는 직류 전압 VDC의 값을 가변하는 방법을 취하는 것의 대조성과 등가성을 이들 그래프로부터 판독할 수 있다.
무엇보다도, 등가성은 프로세스상의 작용적인 것에 그치고, 프로세스상의 효 과는 대조적이다. 즉, 멀티 스텝법은 에칭 촉진 프로세스와 데포지션 촉진 프로세스의 사이의 조정이 스텝적이고, 또 전환시에 가스의 치환에 상당한 시간을 요하는 것에 반해, 본 발명은 직류 전압 VDC의 값을 연속적으로 바꾸는 것에 의해서 에칭 촉진 프로세스와 데포지션 촉진 프로세스의 강약관계를 연속적 또는 아날로그적으로 임의의 밸런스이고 또한 고속으로 가변 제어할 수 있다.
이 실시형태의 플라즈마 에칭 장치에 있어서는 에칭 가스의 고주파 방전에 의해, 플로로카본 가스 CxFy가 분해되어 F원자나 CF3 등의 반응종이 생성된다. 이들 반응종은 반도체 웨이퍼 W 표면의 피가공막과 반응하고, 휘발성의 생성물(예를들면 SiF4)을 만드는 동시에, 데포지션으로 되는 중합막(예를 들면 (CF2)n)도 만든다. 상부 전극(60)의 전극판(62)이 Si함유 도전 재인 경우에는 반도체 웨이퍼 W 표면 뿐만 아니라 전극판(62) 표면에서도 마찬가지의 반응이 일어나고, 쌍방에서 반응종이 소비된다. 여기서, 상부 전극(60)에 부극성(≤0V)의 직류 전압 VDC이 인가되면, 이온 어시스트 효과가 작용하여 전극판(62) 표면의 에칭 반응(즉, 반응종의 소비)이 촉진되고, C리치인 CFx가 다량으로 발생하고, 반도체 웨이퍼 W 표면에서는 에칭 레이트가 저하하여 데포지션이 강해진다. 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 크게 할수록, 전극판(62) 표면에 있어서의 이온 어시스트 효과가 커지고, 상기의 작용에 의거하는 반도체 웨이퍼 W 표면에 있어서의 에칭 레이트의 감속과 데포지션의 증속이 강해진다.
또한, 플라즈마 에칭에 있어서는 에칭 레이트 뿐만 아니라 패턴 마스크나 베이스막의 선택성도 중요한 에칭 특성이다. 도 3에는 이 실시형태의 플라즈마 에칭 장치를 사용하고, 상기 SiOC막의 에칭과 동일한 에칭 조건에서, 마스크 재료로서 흔히 사용되되는 블랭킷 ＳiN막의 에칭을 실행한 실험에서 얻어진 Ｅ/R의 데이터도 그래프로서 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, SiN의 Ｅ/R은 SiOC의 Ｅ/R보다도 현격히 낮은 동시에, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|이 클수록 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 3의 데이터를 기초로, 플로로카본 가스로서 사용한 C4F8의 각 유량에 대해 SiOC의 Ｅ/R과 SiN의 Ｅ/R의 비를 취하면, 도 5에 나타내는 바와 같은 ＳiOC/SiN의 선택비의 그래프가 얻어진다. 도 5의 그래프로부터, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 크게 할수록 SiOC/SiN 선택비가 높아지고, 특히 이 실시형태의 DC 인가 방식에 의한 Ｅ/R 제어에 바람직한 C4F8유량 약 9sccm에 있어서는 VDC=-450V에서 약 20의 선택비가 얻어지며, VDC=-900V로 하면 약 25의 선택비가 얻어진다.
따라서, SiOC막의 에칭에서 SiN층을 레지스트(마스크)에 이용한 경우에는 플로로카본 가스의 유량을 적절한 범위 또는 값으로 선택하고, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 450V이상(바람직하게는 900V이상)으로 선택하면, 충분히 큰 처리될 막의 에칭 속도에 대한 마스크의 에칭 속도의 비율(이하, 마스크 선택비라 칭함)을 얻을 수 있다.
또한, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|를 크게 하여 데포지션을 증속시키면, 패턴 측벽 뿐만 아니라, 레지스트 표면에서도 보호막이 유효하게 작용하고 또한 레지스트 자체가 단단하게 변질되는 경향이 있고, 이들 작용도 마스크 선택비의 증대에 기여한다. 이와 같이, 이방성 에칭에 있어서 이방성형상의 제어와 선택성을 양립할 수 있는 것은 큰 이점이 된다.
이 실시형태에서는 상기와 같은 지견에 의거하여, 플라즈마 에칭 장치의 제어부(80)에서 사용하는 소프트웨어 내에, 에칭 프로세스의 종류·내용· 조건에 따라 직류 전압 VDC를 시시각각으로 리얼타임에서 가변 제어하기 위한 프로그램(이하,「DC 가변 프로그램」으로 함)을 짜 넣고 있다.
이 DC 가변 프로그램은 직류 전압 VDC 이외의 모든 프로세스 파라미터(RF 전력, 압력, 가스종· 가스 유량 등)를 일정하게 유지하는 1스텝의 에칭 프로세스마다 준비되어도 좋다. 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 1스텝의 에칭 프로세스의 개시 시간 ts로부터 종료 시간 te까지의 프로세스 경과 시간을 횡축에 취하고, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 종축에 취한 시간-DC 전압의 함수를 설정한다. 이 시간-DC 전압의 함수는 에칭 프로세스의 종류·내용· 조건에 따라 1차 함수 FA, 2차 함수 FB 혹은 지수함수 FC 등 임의의 함수를 이용해도 좋고, 다른 함수를 합성한 것이어도 좋다.
예를 들어, 에칭 프로세스를 통해 부극성 직류 전압 VDC의 절대값을 0으로 고정시킨 경우에 얻어진 에칭 가공 형상을 이상적인 가공 형상과 비교하고, 그 비교 오차를 캔슬하도록 부극성 직류 전압 VDC의 절대값|VDC|을 시간축상에서 적절히 가변하는 함수를 설정하고, 실제의 어플리케이션에서 사용해도 좋다.
예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이 절연막(100)에 엄밀하게 수직형상의 콘택트 홀(102)을 형성하는 것을 이상적인 에칭 가공으로 한다. 또한, 본 실시형태의 플라즈마 에칭 장치를 사용하고, 미리 주어진 1스텝의 에칭 프로세스에 있어서 소요의 프로세스 파라미터를 모두 일정하게 유지하고, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|도 일정(예를 들면 0V))하게 유지해서 에칭을 실행한 경우에, 예를 들면 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이 콘택트 홀(102)의 개구부로부터 바닥을 향해 점차적으로 보우 형상이 확대하는 바와 같은 에칭 형상, 혹은 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이 콘택트 홀(102)의 중간부에서 국소적으로 보우 형상이 되는 바와 같은 에칭 형상이 얻어졌다고 하자. 도면 중, ‘104’는 레지스트, ‘106’은 베이스막 또는 베이스판이다.
도 8의 (A)에 나타내는 바와 같은 케이스에 대해서는 도 9에 나타내는 바와 같이, 에칭 프로세스의 시간 경과에 따라 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 선형적으로 증대시키는 함수를 바람직하게 설정하고, 사용할 수 있다.
도 8의 (B)에 나타내는 바와 같은 케이스에 대해서는 도 10에 나타내는 바와 같이, 에칭 프로세스 경과 시간의 중간에서 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|이 산형상으로 극대하게 되는 바와 같은 함수를 바람직하게 설정하고, 사용할 수 있다.
도 8의 (A), (B)의 케이스와 같이, |VDC|=0V일 때에 패턴내에서 보우 형상이 발생하는 개소에서는 데포지션 프로세스를 증속하도록 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 약간 크게 하면 좋고, 보잉의 정도가 클수록 |VDC|를 크게 하면 좋다. 반대로, |VDC|=0V일 때에 테이퍼 형상이 되는 개소를 수직으로 보정하고자 할 때에는 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|를 약간 작게 하면 좋다.
상기한 실시형태에서는 직류 전압 VDC 이외의 모든 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 1스텝의 에칭 프로세스에 있어서, 반도체 웨이퍼 Ｗ상의 피가공막에 대해 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-DC 전압의 함수에 따라 직류 전압 VDC를 시간축상에서 예를 들어, 연속적으로 가변 하도록 하였다.
본 발명의 다른 방법으로서, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 시간축상에서 예를 들어, 연속적으로가변하는 대신에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 부극성 직류 전압 VDC의 절대값 |VDC|을 시간축상에서 일정 사이클 TS마다 제 1 전압값 VH와 제 2 전압값 VL(단, VH＞VL)의 사이에서 전환하는 방식도 가능하다. 이 경우에는 반도체 웨이퍼 W 표면의 피가공막에 대해 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-듀티의 함수에 따라 각 사이클 TS의 듀티(100×TH/TS)를 가변해도 좋다. 기본적으로는 듀티∝｜VDC|로 간주해도 좋고, 이러한 시간-듀티의 함수는 도 6, 도 9, 도 10에 대응하는 것으로 설정되어도 좋다. 이 듀티 가변 방식에 있어서는 상부 전극(60)에 직류 전압 VDC를 인가하는 직류 전원으로서, 일정 전압(예를 들면 -900V)을 출력하는 정전압원을 가변 직류 전원(74) 대신에 사용할 수도 있다. 그 경우, 제 2 전압값 VL을 그라운드 전위(0V)로 선택해도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서의 1스텝의 에칭 프로세스에 있어서는 적어도 에칭 가스에 관한 파라미터(예를 들면 가스종, 가스 유량 등)를 일정하게 하는 것이 필수 조건이며, 다른 프로세스 파라미터(예를 들면 RF 전력, 압력 등)를 한창의 프로세스 도중에 적절히 가변하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서의 1스텝의 에칭 프로세스의 가공 대상막은 1층막에 한정되는 것은 아니고, 다층막(예를 들면 TEOS/SOG의 2층막)도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는 상부 전극(60)에 직류 전압 VDC를 인가했지만, 마찬가지의 작용 효과를 얻기 위해, 도시는 생략하지만, 예를 들면 포커스 링(38)에 직류 전압 VDC를 바람직하게 인가할 수 있다. 이 경우, 포커스 링(38)을 Si 혹은 SiC 등의 Ｓi함유 도전 부재로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 실시형태는 직류 전압 인가 부재가 실리콘을 함유하고, 에칭 가스가 플로로카본 가스를 포함하는 플라즈마 에칭에 관한 것이었다. 그러나, 본 발명은 플로로카본 가스 이외의 에천트 가스를 사용하는 어플리케이션에도 적용 가능하며, 그 경우에는 직류 전압 인가 부재를 해당 에천트 가스의 반응종에 의해서 에칭되는 바와 같은 재질로 구성하면 좋다.
본 발명에 있어서는 바람직하게는 직류 전압 VDC를 부극성(≤0V)에서 이용하지만, 필요에 따라 직류 전압 VDC를 정극성(≥0V)에서 이용하는 것도 가능하다.
도 12에, 상기 실시형태에 있어서의 플라즈마 에칭 방법을 실행하기 위해 상기 플라즈마 처리 장치(도 1)의 각 부의 제어 및 전체의 시퀸스를 제어하는 제어부(80)의 구성예를 나타낸다.
이 구성예의 제어부(80)는 버스(150)를 거쳐서 접속된 프로세서(CPU)(152), 메모리(RAM)(154), 프로그램 저장 장치(HDD)(156), 플로피 드라이브 혹은 광디스크 등의 디스크 드라이브(DRV)(158), 키보드나 마우스 등의 입력 디바이스(KEY)(160), 표시 장치(DIS)(162), 네트워크· 인터페이스(COM)(164), 및 주변 인터페이스(I/F)(166)를 갖는다.
프로세서(CPU)(152)는 디스크 드라이브(DRV)(158)에 장전된 FD 혹은 광디스크 등의 기억 매체(168)로부터 소요의 프로그램의 코드를 판독하여, HDD(156)에 저장한다. 혹은 소요의 프로그램을 네트워크로 네트워크· 인터페이스(164)를 거쳐서 다운로드하는 것도 가능하다. 그리고, 프로세서(CPU)(152)는 각 단계 또는 각 장면에서 필요한 프로그램의 코드를 HDD(156)로부터 워킹 메모리(RAM)(154)상에 전개해서 각 스텝을 실행하고, 소요의 연산 처리를 실행하여 주변 인터페이스(166)를 거쳐서 장치내의 각 부(특히, 배기 장치(26), 고주파 전원(30, 32), 처리 가스 공급 부(70), 가변 직류 전원(74), 전환 스위치(76) 등)를 제어한다. 상기 실시형태에서 설명한 플라즈마 에칭 방법을 실시하기 위한 프로그램은 모두 이 컴퓨터 시스템에서 실행된다.
본 발명에서 이용하는 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치는 상기 실시형태와 같은 하부 2주파 인가 방식에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 서셉터(하부 전극)에 단일의 고주파를 인가하는 하부 1주파 인가 방식이나, 상부 전극에 단일의 고주파를 인가하는 상부 1주파 인가 방식 등도 가능하다.
본 발명에 있어서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 플랫 패널 디스플레이용의 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.
본 발명이 실시예를 통해 나타내지고 설명되었지만, 당업자는 다양한 변경 및 수정이 다음의 청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으며 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 플라즈마 에칭 방법에서 이용하는 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치의 구성을 나타내는 종단면도.
도 2는 실시형태에 있어서 블랭킷 SiOC막의 에칭 및 블랭킷 SiN의 에칭에서 각각 얻어진 에칭 레이트 분포 특성의 도면.
도 3은 실시형태에 있어서, 상부 전극에 인가하는 직류 전압을 파라미터로 해서 플로로카본 가스의 유량과 SiOC의 에칭 레이트의 관계를 그래프로 나타낸 도면.
도 4는 종래 방법에 의한 블랭킷 SiO2막의 에칭에서 얻어지는 ＣxFy 유량과 에칭 레이트(E/R)의 관계를 그래프로 나타내는 도면.
도 5는 실시형태에 있어서 얻어진 C4F8유량과 SiOC/SiN 선택비의 관계를 그래프로 나타내는 도면.
도 6은 실시형태에 있어서의 DC 가변 프로그램에서 사용하는 시간-DC 전압의 함수의 각종 형식을 나타내는 도면.
도 7은 이상적인 에칭 형상의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 8은 상부 전극에 인가하는 직류 전압을 0V로 고정시킨 경우에 얻어지는 가상의 원하지 않는 에칭 형상의 예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 9는 도 8의 한쪽의 케이스에 대해 바람직하게 적용 가능한 시간-DC 전압의 함수의 일예를 나타내는 도면.
도 10은 도 8의 다른쪽의 케이스에 대해 바람직하게 적용 가능한 시간-DC 전압의 함수의 일예를 나타내는 도면.
도 11은 실시형태에 있어서의 직류 전압을 시간축상에서 일정 사이클마다 제 1 전압값과 제 2 전압값의 사이에서 전환하는 방식을 나타내는 파형도.
도 12는 실시형태에 있어서의 제어부의 구성예를 나타내는 블럭도.
Claims (15)
- 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 진공 가능한 처리용기내에서 제 1 전극과 제 2 전극을 간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 처리용기내에 부재를 마련하고, 상기 제 1 전극에 대향시켜 피처리 기판을 제 2 전극으로 지지하고, 상기 처리용기내를 소정의 압력으로 진공 배기하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 사이의 처리공간에 에칭 가스를 공급하고, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 고주파를 인가하여 상기 처리공간에서 상기 에칭 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판의 표면의 피가공막을 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서,소정의 에칭 처리중에 상기 처리용기내에서 상기 기판으로부터 떨어진 장소에서 상기 플라즈마중의 반응종과 반응하여 에칭되는 상기 부재에 직류 전압을 인가하고,적어도 상기 에칭 가스에 관한 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 소정의 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에서 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-전압의 함수에 따라 상기 직류 전압을 시간축상에서 가변하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 에칭 프로세스 전체에 있어서 단일 종의 에칭 가스만이 공급되고 에칭 가스와 연관된 다른 모든 파라미터들은 변하지 않는 것을 특징으 로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 에칭 프로세스에 있어서 상기 직류 전압 이외의 모든 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에 관한 에칭을 증속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 작게 하고, 상기 피가공막에 관한 에칭을 감속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 크게 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류 전압을 부극성의 값에서 가변하고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에의 데포지션을 증속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 크게 하고, 상기 피가공막에의 데포지션을 감속할 때에는 상기 직류 전압의 절대값을 작게 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 진공 가능한 처리용기내에서 제 1 전극과 제 2 전극을 간격을 두고 평행하게 배치하고, 상기 처리용기내에 부재를 마련하고, 상기 제 1 전극에 대향시켜 피처리 기판을 제 2 전극으로 지지하고, 상기 처리용기내를 소정의 압력으로 진공 배기하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 사이의 처리공간에 에칭 가스를 공급하고, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 고주파를 인가하여 상기 처리공간에서 상기 에칭 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판의 표면의 피가공막을 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서,소정의 에칭 처리중에 상기 처리용기내에서 상기 기판으로부터 떨어진 장소에서 상기 플라즈마중의 반응종과 반응하여 에칭되는 상기 부재에 직류 전압을 인가하고,적어도 상기 에칭 가스에 관한 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 소정의 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에서 원하는 에칭 특성이 얻어지도록 미리 설정된 시간-듀티의의 함수에 따라 상기 직류 전압을 시간축상에서 일정 사이클 내에서 제 1 전압값과 제 2 전압값의 사이에서 전환하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 에칭 프로세스 전체에 있어서 단일 종의 에칭 가스만이 공급되고 에칭 가스와 연관된 다른 모든 파라미터들은 변하지 않는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 에칭 프로세스에 있어서 상기 직류 전압 이외의 모든 프로세스 파라미터를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전압값이 부극성의 값을 취하고, 상기 제 1 전압값의 절대값이 상기 제 2 전압값의 절대값보다 크고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에 대한 에칭을 증속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 작게 하고, 상기 피가공막에 관한 에칭을 감속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 크게 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전압값이 부극성의 값을 취하고, 상기 제 1 전압값의 절대값이 상기 제 2 전압값의 절대값보다 크고, 상기 에칭 프로세스에 있어서, 상기 피가공막에의 데포지션을 증속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 크게 하고, 상기 피가공막에의 데포지션을 감속할 때에는 상기 직류 전압이 상기 제 1 전압값을 갖고 있는 기간의 듀티를 작게 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 3항 및 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류 전압이 인가되는 부재가 상기 제 1 전극인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 3항 및 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류 전압이 인가되는 부재가 상기 제 2 전극상에서 상기 기판의 주위에 환상으로 배치되는 포커스 링인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 3항 및 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류 전압이 인가되는 부재가 실리콘을 함유하고, 상기 에칭 가스가 플로로카본 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 제 1항 내지 3항 및 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판에 플라즈마중의 이온을 인입하기 위한 추가 고주파를 상기 제 2 전극에 인가하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 에칭 방법.
- 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에, 제 1항 내지 3항 및 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 에칭 방법이 실행되도록 플라즈마 처리 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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