KR20200051512A - 에칭 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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젠 다마무시
가즈야 나가세키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 정전하량을 감소시키는 것과, 에칭 효율을 상승시키는 것을 가능하게 하는 에칭 방법을 제공한다.
[해결수단] 예시적 실시형태에 따른 에칭 방법은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마련된 기판 지지대 상에 기판이 배치된 상태로 실행된다. 이 에칭 방법에서는, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력이 공급된다. 계속해서, 플라즈마로부터의 정이온에 의해 기판을 에칭하기 위해, 고주파 전력의 공급 중에 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압이 인가된다. 계속해서, 부이온을 생성하기 위해, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가 및 고주파 전력의 공급이 정지된다. 계속해서, 부이온을 기판에 공급하기 위해, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극에 정극성의 직류 전압이 인가된다.

Description

에칭 방법 및 플라즈마 처리 장치{ETCHING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 예시적 실시형태는 에칭 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치가, 기판에 대한 플라즈마 에칭에 있어서 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버 및 기판 지지대를 갖는다. 기판 지지대는, 하부 전극을 가지고, 챔버 내에 마련되어 있다. 플라즈마 에칭이 실행될 때에는, 기판이 기판 지지대 상에 배치된다. 그리고, 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 기판은, 플라즈마로부터의 정이온에 의해, 에칭된다. 그 결과, 기판에 개구가 형성된다.
정이온에 의한 기판의 에칭이 진행되면, 기판이 대전한다. 기판이 대전하는 상태에서는, 개구의 내부에의 정이온의 공급량이 감소한다. 그 결과, 에칭 레이트가 감소할 수 있다. 또는, 기판이 대전하는 상태에서는, 기판에 형성되는 개구의 형상에 이상이 생길 수 있다.
기판의 정전하량을 감소시키기 위해, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 정극성의 직류 전압이 전원으로부터 하부 전극에 인가된다. 계속해서, 하부 전극에의 직류 전압의 인가가 정지된다. 계속해서, 부극성의 직류 전압이 전원으로부터 하부 전극에 인가된다. 그 결과, 정이온이 기판에 인입되어, 에칭이 행해진다. 그러한 후에, 하부 전극에의 직류 전압의 인가가 정지된다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 하부 전극에의 정극성의 직류 전압의 인가, 하부 전극에의 직류 전압의 인가의 정지, 하부 전극에의 부극성의 직류 전압의 인가 및 하부 전극에의 직류 전압의 인가의 정지가 반복된다. 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력은, 하부 전극에의 정극성의 직류 전압의 인가, 하부 전극에의 직류 전압의 인가의 정지, 하부 전극에의 부극성의 직류 전압의 인가 및 하부 전극에의 직류 전압의 인가의 정지의 반복이 행해지고 있을 때에, 연속적으로 공급된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-79886호 공보
플라즈마 에칭에는, 기판의 정전하량을 감소시키는 것과, 에칭 효율을 상승시키는 것이 요구된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 에칭 방법이 제공된다. 에칭 방법은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마련된 기판 지지대 상에 기판이 배치된 상태로 실행된다. 에칭 방법은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함한다. 에칭 방법은, 플라즈마로부터의 정이온에 의해 기판을 에칭하기 위해, 고주파 전력을 공급하는 공정의 실행 중에 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 더 포함한다. 에칭 방법은, 부이온을 생성하기 위해, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가 및 고주파 전력의 공급을 정지하는 공정을 더 포함한다. 에칭 방법은, 부이온을 기판에 공급하기 위해, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극에 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 더 포함한다.
하나의 예시적 실시형태에 따르면, 기판의 정전하량을 감소시키는 것과, 에칭 효율을 상승시키는 것이 가능해진다.
도 1은 하나의 예시적 실시형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 하나의 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타내는 에칭 방법에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다.
도 4의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P1)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P2)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P31)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P32)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P4)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 도 1에 나타내는 에칭 방법의 공정 ST5을 설명하는 도면이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해서 설명한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 에칭 방법이 제공된다. 에칭 방법은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마련된 기판 지지대 상에 기판이 배치된 상태로 실행된다. 에칭 방법은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함한다. 에칭 방법은, 플라즈마로부터의 정이온에 의해 기판을 에칭하기 위해, 고주파 전력을 공급하는 공정의 실행 중에 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 더 포함한다. 에칭 방법은, 부이온을 생성하기 위해, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가 및 고주파 전력의 공급을 정지하는 공정을 더 포함한다. 에칭 방법은, 부이온을 기판에 공급하기 위해, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극에 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 더 포함한다.
상기 실시형태에서는, 고주파 전력의 공급에 의해 플라즈마가 생성되어 있는 상태로, 부극성의 직류 전압이 하부 전극에 공급된다. 그 결과, 정이온이 기판에 충돌하여, 기판이 에칭된다. 계속해서, 고주파 전력의 공급 및 하부 전극에의 직류 전압의 인가가 정지된다. 고주파 전력이 공급되어 있는 상태에서는 부이온의 생성량은 적지만, 고주파 전력의 공급이 정지되어 있으면, 가스 중의 화학종에 대한 전자의 부착에 의해, 부이온이 효율적으로 생성된다. 계속해서, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극에 정극성의 직류 전압이 인가된다. 그 결과, 부이온이 기판에 공급된다. 상기 실시형태에 따르면, 부이온이 기판의 정전하량을 감소시킨다. 또한, 정이온과 부이온의 쌍방을 이용하여 기판이 에칭된다. 따라서, 에칭 효율이 향상된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 에칭 방법은, 챔버의 내부 공간으로부터 기체를 배출하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 배출하는 공정은, 고주파 전력을 공급하는 공정, 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정, 정지하는 공정 및 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하는 에칭 시퀀스의 1회 이상의 실행 후에, 실행된다. 배출하는 공정의 실행 시에는, 고주파 전력의 공급이 정지되고, 또한, 하부 전극에 대한 직류 전압의 인가가 정지된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 에칭 시퀀스의 1회 이상의 실행과 배출하는 공정을 포함하는 별도의 시퀀스가 반복되어도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 상기 별도의 시퀀스의 실행 기간에 있어서, 배출하는 공정은 10 μ초 이상 실행되어도 좋다. 이 실시형태에서는, 에칭 부생성물이 더욱 확실하게 배출된다. 그 결과, 기판의 에칭 효율이 더욱 향상된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 상기 별도의 시퀀스의 실행 횟수의 증가에 따라, 배출하는 공정의 실행 기간의 시간 길이가 증가되어도 좋다. 이 실시형태에서는, 기판에 형성되는 개구의 깊이가 커짐에 따라, 배출하는 공정의 실행 기간의 시간 길이가 증대된다. 따라서, 에칭 부생성물이 더욱 확실하게 배출된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 정지하는 공정의 실행 중에, 챔버 내에서의 전자 밀도를 나타내는 파라미터가 측정되어도 좋다. 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정은, 파라미터로부터 챔버 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있다고 판정되는 경우에, 개시되어도 좋다. 정지하는 공정의 실행 중의 전자 밀도의 감소는, 부이온의 양의 증가를 반영한다. 따라서, 이 실시형태에 따르면, 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정은, 부이온이 충분히 생성되어 있다고 판정했을 때에, 개시된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 정지하는 공정에서는, 고주파 전력의 공급이 정지되기 전에, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가가 정지되어도 좋다. 이 실시형태에 따르면, 이상 방전이 더욱 확실하게 방지된다.
별도의 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지대, 고주파 전원, 전원 유닛 및 제어부를 구비한다. 기판 지지대는, 하부 전극을 가지고, 챔버 내에 마련되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 전원 유닛은, 정극성의 직류 전압 및 부극성의 직류 전압을 발생하도록 구성되어 있다. 전원 유닛은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부는, 고주파 전원 및 전원 유닛을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 제1 제어, 제2 제어, 제3 제어 및 제4 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 제1 제어는, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하도록, 고주파 전원을 제어하는 것을 포함한다. 제2 제어는, 플라즈마로부터의 정이온에 의해 기판을 에칭하기 위해, 고주파 전력의 공급 중에, 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압을 인가하도록, 전원 유닛을 제어하는 것을 포함한다. 제3 제어는, 부이온을 생성하기 위해, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가 및 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 전원 유닛 및 고주파 전원을 제어하는 것을 포함한다. 제4 제어는, 부이온을 기판에 공급하기 위해, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극에 정극성의 직류 전압을 인가하도록, 전원 유닛을 제어하는 것을 포함한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 챔버에 접속된 배기 장치를 더 구비할 수 있다. 제어부는, 제5 제어를 더욱 실행하도록 구성되어 있어도 좋다. 제5 제어는, 챔버의 내부 공간으로부터 기체를 배출하도록, 배기 장치를 제어하는 것을 포함한다. 제5 제어는, 제1 제어, 제2 제어, 제3 제어 및 제4 제어를 포함하는 에칭 제어 시퀀스의 1회 이상의 실행 후에, 실행된다. 제5 제어의 실행 시에는, 고주파 전력의 공급이 정지되고, 또한, 하부 전극에 대한 직류 전압의 인가가 정지된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 상기 에칭 제어 시퀀스의 1회 이상의 실행과 제5 제어를 포함하는 별도의 제어 시퀀스를 반복해서 실행하여도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 상기 별도의 제어 시퀀스의 실행 기간에서는, 제5 제어는 10 μ초 이상 실행되어도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 상기 별도의 제어 시퀀스의 실행 횟수의 증가에 따라, 상기 제5 제어의 실행 기간의 시간 길이를 증가시켜도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 측정 장치를 더 구비하고 있어도 좋다. 측정 장치는, 제3 제어의 실행 중에, 챔버 내에서의 전자 밀도를 나타내는 파라미터를 측정한다. 제어부는, 파라미터로부터 챔버 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있다고 판정되는 경우에, 제4 제어의 실행을 개시하여도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제3 제어로서는, 제어부는, 고주파 전력의 공급을 정지하기 전에, 하부 전극에 대한 부극성의 직류 전압의 인가를 정지하도록, 전원 유닛을 제어하여도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당의 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은 하나의 예시적 실시형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 나타내는 에칭 방법(이하, 「방법(MT)」라고 함)은, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행된다. 도 2는 하나의 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)는, 방법(MT)의 실행에 이용될 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는, 그 속에 내부 공간(10s)을 제공하고 있다. 일실시형태에 있어서, 챔버(10)는, 챔버 본체(12)를 포함하고 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 내부 공간(10s)은, 챔버 본체(12) 속에 제공되어 있다. 챔버 본체(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버 본체(12)는 전기적으로 접지되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면, 즉, 내부 공간(10s)을 구획하는 벽면에는, 내플라즈마성을 갖는 막이 형성되어 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막 또는 산화이트륨으로 형성된 막이라고 하는 세라믹제의 막일 수 있다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은, 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부 사이에서 반송될 때에, 통로(12p)를 통과한다. 이 통로(12p)의 개폐를 위해, 게이트 밸브(12g)가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되어 있다.
챔버(10) 속에는, 기판 지지대, 즉 지지대(16)가 마련되어 있다. 지지대(16)는, 그 위에 배치된 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 기판(W)은, 대략 원반 형상을 갖는다. 지지대(16)는, 지지체(15)에 의해 지지되어 있다. 지지체(15)는, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지체(15)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 지지체(15)는, 석영이라고 하는 절연 재료로 형성되어 있다.
지지대(16)는, 하부 전극(18)을 갖는다. 지지대(16)는, 정전 척(20)을 더 가질 수 있다. 지지대(16)는, 전극 플레이트(19)를 더 가지고 있어도 좋다. 전극 플레이트(19)는, 알루미늄이라고 하는 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(19) 상에 마련되어 있다. 하부 전극(18)은, 알루미늄이라고 하는 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(19)에 전기적으로 접속되어 있다.
하부 전극(18) 내에는, 유로(18f)가 형성되어 있다. 유로(18f)는, 열교환 매체용의 유로이다. 열교환 매체로서는, 액형의 냉매, 또는, 그 기화에 의해 하부 전극(18)을 냉각하는 냉매(예컨대, 플론)가 이용된다. 유로(18f)에는, 열교환 매체의 순환 장치(예컨대, 칠러 유닛)가 접속되어 있다. 이 순환 장치는, 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 유로(18f)에는, 순환 장치로부터 배관(23a)을 통해 열교환 매체가 공급된다. 유로(18f)에 공급된 열교환 매체는, 배관(23b)을 통해 순환 장치에 복귀된다.
정전 척(20)은, 하부 전극(18) 상에 마련되어 있다. 기판(W)은, 내부 공간(10s) 속에서 처리될 때에는, 정전 척(20) 상에 배치되어, 정전 척(20)에 의해 유지된다. 정전 척(20)은, 본체 및 전극을 가지고 있다. 정전 척(20)의 본체는, 산화알루미늄 또는 질화알루미늄이라고 하는 유전체로 형성되어 있다. 정전 척(20)의 본체는, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 정전 척(20)은, 기판 배치 영역 및 포커스 링 탑재 영역을 포함하고 있다. 기판 배치 영역은, 대략 원반 형상을 갖는 영역이다. 기판 배치 영역의 상면은, 수평면을 따라 연장되어 있다. 기판 배치 영역의 중심을 포함하여, 연직 방향으로 연장되는 축선(AX)은, 챔버(10)의 중심 축선과 대략 일치한다. 기판(W)은, 챔버(10) 내에서 처리될 때에는, 기판 배치 영역의 상면 위에 배치된다.
포커스 링 탑재 영역은, 기판 배치 영역을 둘러싸도록 둘레 방향으로 연장되어 있다. 포커스 링 탑재 영역의 상면 위에는 포커스 링(FR)이 탑재된다. 포커스 링(FR)은, 환형상을 가지고 있다. 기판(W)은, 포커스 링(FR)에 의해 둘러싸인 영역 내에 배치된다. 즉, 포커스 링(FR)은, 정전 척(20)의 기판 배치 영역 상에 배치된 기판(W)의 엣지를 둘러싼다. 포커스 링(FR)은, 예컨대 실리콘 또는 탄화규소로 형성되어 있다.
정전 척(20)의 전극은, 정전 척(20)의 본체 내에 마련되어 있다. 정전 척(20)의 전극은, 도체로 형성된 막이다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원이 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원으로부터 정전 척(20)의 전극에 직류 전압이 인가되면, 정전 척(20)과 기판(W) 사이에서 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은, 정전 척(20)에 끌어당겨져, 정전 척(20)에 의해 유지된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 가스 공급 라인(25)을 더 구비할 수 있다. 가스 공급 라인(25)은, 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면(하면) 사이에 공급한다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 통형부(28) 및 절연부(29)를 더 구비할 수 있다. 통형부(28)는, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 통형부(28)는, 지지체(15)의 외주를 따라 연장되어 있다. 통형부(28)는, 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 통형부(28)는, 전기적으로 접지되어 있다. 절연부(29)는, 통형부(28) 상에 마련되어 있다. 절연부(29)는, 절연성을 갖는 재료로 형성되어 있다. 절연부(29)는, 예컨대 석영이라고 하는 세라믹으로 형성되어 있다. 절연부(29)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 절연부(29)는, 전극 플레이트(19)의 외주, 하부 전극(18)의 외주 및 정전 척(20)의 외주를 따라 연장되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 상부 전극(30)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 지지대(16)의 상방에 마련되어 있다. 상부 전극(30)은, 챔버 본체(12)의 상부 개구를 폐쇄하고 있다. 상부 전극(30)은, 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다.
상부 전극(30)은, 천장판(34) 및 지지체(36)를 포함하고 있다. 천장판(34)의 하면은, 내부 공간(10s)을 구획하고 있다. 천장판(34)에는, 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(34a)의 각각은, 천장판(34)을 판 두께 방향(연직 방향)으로 관통하고 있다. 이 천장판(34)은, 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 실리콘으로 형성되어 있다. 또는, 천장판(34)은, 알루미늄제의 부재의 표면에 내플라즈마성의 막을 마련한 구조를 가질 수 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막 또는 산화이트륨으로 형성된 막이라고 하는 세라믹제의 막일 수 있다.
지지체(36)는, 천장판(34)을 착탈 가능하게 지지하고 있다. 지지체(36)는, 예컨대 알루미늄이라고 하는 도전성 재료로 형성되어 있다. 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 복수의 가스 구멍(36b)은, 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통하고 있다. 지지체(36)에는, 가스 도입 포트(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입 포트(36c)는, 가스 확산실(36a)에 접속하고 있다. 가스 도입 포트(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 가스 소스군(40)이, 밸브군(41), 유량 제어기군(42) 및 밸브군(43)을 통해 접속되어 있다. 가스 소스군(40), 밸브군(41), 유량 제어기군(42) 및 밸브군(43)은, 가스 공급부를 구성하고 있다. 가스 소스군(40)은, 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 복수의 가스 소스는, 여러 가지의 실시형태에 따른 에칭 방법에서 이용되는 1 이상의 가스의 소스를 포함하고 있다. 밸브군(41) 및 밸브군(43)의 각각은, 복수의 밸브(예컨대 개폐 밸브)를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)은, 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스의 각각은, 밸브군(41)의 대응의 밸브, 유량 제어기군(42)의 대응의 유량 제어기 및 밸브군(43)의 대응의 밸브를 통해, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 1 이상의 가스 소스로부터의 가스를, 개별로 조정된 유량으로, 내부 공간(10s)에 공급하는 것이 가능하다.
통형부(28)와 챔버 본체(12)의 측벽의 사이에는, 배플 부재(48)가 마련되어 있다. 배플 부재(48)는, 판형의 부재일 수 있다. 배플 부재(48)는, 예컨대, 알루미늄제의 판재에 산화이트륨 등의 세라믹을 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배플 부재(48)에는, 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 배플 부재(48)의 하방에 있어서는, 배기관(52)이 챔버 본체(12)의 바닥부에 접속되어 있다. 이 배기관(52)에는, 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 자동 압력 제어 밸브라고 하는 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어, 내부 공간(10s) 속의 압력을 감압할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 고주파 전원(61)을 더 구비한다. 고주파 전원(61)은, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생하는 전원이다. 고주파 전력의 주파수는, 한정되는 것은 아니지만, 27∼100 ㎒의 범위 내의 주파수, 예컨대 40 ㎒ 또는 60 ㎒이다. 고주파 전원(61)은, 고주파 전력을 하부 전극(18)에 공급하기 위해, 정합기(63) 및 전극 플레이트(19)를 통해 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합기(63)는, 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측[하부 전극(18)측]의 임피던스를 정합시키기 위한 정합 회로를 가지고 있다. 또한, 고주파 전원(61)은, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 좋고, 정합기(63)를 통해 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 전원 유닛(64)을 더 구비한다. 전원 유닛(64)은, 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 발생하도록 구성되어 있다. 전원 유닛(64)은, 부극성의 직류 전압 및 정극성의 직류 전압을 발생하도록 구성되어 있다. 전원 유닛(64)은, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 일실시형태에서는, 전원 유닛(64)은, 로우패스 필터(66)를 통해, 정합기(63)와 전극 플레이트(19)를 서로 접속하는 전기적 패스에 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 내부 공간(10s)에 가스가 공급된다. 그리고, 고주파 전력이 공급됨으로써, 내부 공간(10s) 속에서 가스가 여기된다. 그 결과, 내부 공간(10s) 속에서 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마로부터의 이온 및/또는 라디칼이라고 하는 화학종에 의해, 기판(W)이 처리된다.
일실시형태에 있어서 플라즈마 처리 장치(1)는, 측정 장치(70)를 더 구비할 수 있다. 측정 장치(70)는, 챔버(10) 내에서의 전자 밀도를 나타내는 파라미터를 측정하도록 구성되어 있다. 일례에서는, 측정 장치(70)는, 플라즈마 흡수 프로브이다. 이 예에 있어서, 측정 장치(70)는, 네트워크 애널라이저(70a), 하이패스 필터(70f) 및 프로브(70p)를 포함한다. 프로브(70p)는, 챔버(10)의 외측으로부터 챔버(10)의 내측까지 연장되어 있다. 네트워크 애널라이저(70a)는, 하이패스 필터(70f)를 통해 프로브(70p)에 접속되어 있다. 네트워크 애널라이저(70a)는, 미약한 전력의 전자파 신호를 그 주파수를 변경하면서 프로브(70p)에 공급하고, 프로브(70p)로부터 복귀되는 반사 신호로부터, S11 파라미터를 취득한다. 네트워크 애널라이저(70a)는, S11 파라미터의 주파수 특성에 있어서 S11 파라미터의 최소 피크에 대응하는 주파수로부터, 챔버(10) 내의 전자 밀도를 특정한다. 특정된 전자 밀도는, 전자 밀도를 나타내는 파라미터로서, 후술의 제어부(MC)에서 이용된다.
측정 장치(70)는, 플라즈마 흡수 프로브에 한정되는 것이 아니다. 별도의 예에서는, 측정 장치(70)는, 발광 분광 분석 장치여도 좋다. 이 예에서는, 측정 장치(70)는, 플라즈마의 발광 강도로부터 챔버(10) 내의 전자 밀도를 특정한다. 또한 별도의 예에서는, 측정 장치(70)는, 레이저 광을 이용하여 챔버(10) 내의 전자 밀도를 특정하는 장치여도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 제어부(MC)를 더 구비한다. 제어부(MC)는, 프로세서, 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 구체적으로, 제어부(MC)는, 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하여, 그 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 기초하여 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(MC)에 의한 제어에 의해, 레시피 데이터에 의해 지정된 프로세스가 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행된다. 여러 가지의 실시형태에 따른 에칭 방법은, 제어부(MC)에 의한 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부의 제어에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행될 수 있다.
이하, 도 1과 함께, 도 3을 참조하여, 방법(MT)에 대해서 설명한다. 도 3은 도 1에 나타내는 에칭 방법에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다. 도 3에 있어서, 종축은 고주파 전력, 정이온 밀도, 부이온 밀도, 전자 밀도 및 전원 유닛(64)의 출력 전압을 나타내고 있다. 도 3에 있어서 고주파 전력이 ON인 것은, 플라즈마의 생성을 위해 고주파 전력이 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 고주파 전력이 OFF인 것은, 고주파 전력의 공급이 정지되어 있는 것을 나타내고 있다(애프터글로우 상태). 도 3의 타이밍 차트의 중간단에서는, 실선이 정이온의 밀도를 나타내고 있고, 일점 쇄선이 전자 밀도를 표시하고 있고, 점선이 부이온 밀도를 나타내고 있다.
또한, 도 4의 (a), 도 4의 (b), 도 5의 (a), 도 5의 (b), 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)도 참조한다. 도 4의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P1)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P2)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P31)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P32)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이다. 도 6의 (a)는 도 3의 타이밍 차트에 있어서의 기간(P4)에 있어서의 플라즈마 및 기판의 상태를 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 도 1에 나타내는 에칭 방법의 공정 ST5를 설명하는 도면이다. 이들 도면에 있어서, 「+」를 둘러싸는 원, 「-」를 둘러싸는 원, 「e」를 둘러싸는 원, 「A」를 둘러싸는 원, 「A*」를 둘러싸는 원은 각각, 정이온, 부이온, 전자, 원자 또는 분자, 라디칼을 나타내고 있다. 이하에서는, 그 실행에 있어서 플라즈마 처리 장치(1)가 이용되는 경우를 예로 하여, 방법(MT)에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 제어부(MC)에 의한 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부의 제어에 대해서도 설명한다.
방법(MT)은, 기판(W)이 지지대(16) 상에 배치된 상태로 실행된다. 지지대(16) 상에서, 기판(W)은 정전 척(20)에 의해 유지된다. 기판(W)은, 일례에 있어서는, 하지 영역(UR), 막(EF) 및 마스크(MK)를 갖는다. 막(EF)은, 하지 영역(UR) 상에 마련되어 있다. 막(EF)은, 방법(MT)에 있어서 에칭되는 막이다. 마스크(MK)는, 막(EF) 상에 마련되어 있다. 마스크(MK)는, 막(EF) 상에서 개구를 제공하고 있다. 방법(MT)에서는, 마스크(MK)의 패턴이 막(EF)에 전사된다. 즉, 방법(MT)에서는, 막(EF)에 개구가 형성된다.
방법(MT)에서는, 공정 ST1이 실행된다. 공정 ST1에서는, 챔버(10) 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해, 고주파 전력이 하부 전극(18)[또는 상부 전극(30)]에 공급된다. 가스는, 방법(MT)의 실행 기간 동안에 계속적으로 챔버(10) 내에 공급되어도 좋다. 고주파 전력은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기간(P1) 및 기간(P2)에 있어서 공급된다. 기간(P1) 및 기간(P2)은, 공정 ST1의 실행 기간이다.
공정 ST1의 실행을 위해, 제어부(MC)는, 제1 제어를 실행한다. 제1 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 가스를 챔버(10) 내에 공급하도록, 가스 공급부를 제어한다. 제1 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 챔버(10) 내의 압력을 지정된 압력으로 설정하도록, 배기 장치(50)를 제어한다. 또한, 제1 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 고주파 전력을 하부 전극(18)[또는 상부 전극(30)]에 공급하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다.
도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 공정 ST1에서 생성되는 플라즈마(PL)는, 정이온, 부이온, 전자, 원자 또는 분자 및 라디칼을 포함한다. 공정 ST1에서 생성되는 플라즈마(PL)에서는, 부이온의 양이 비교적 적다.
공정 ST2는, 공정 ST1의 실행 중에 실행된다. 즉, 공정 ST2는, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력의 공급 중에 실행된다. 공정 ST2에서는, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 공정 ST1에서 생성된 플라즈마(PL)로부터의 정이온에 의해 기판(W)[즉, 그 막(EF)]을 에칭하기 위해, 하부 전극(18)에 부극성의 직류 전압이 인가된다.
공정 ST2의 실행을 위해, 제어부(MC)는, 제2 제어를 실행한다. 제2 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 하부 전극(18)에 부극성의 직류 전압을 인가하도록, 전원 유닛(64)을 제어한다.
공정 ST2가 실행되면, 정이온이, 기판(W)에 충돌하여, 기판(W)을 에칭한다. 공정 ST2에서는, 정이온이 기판(W)에 공급되기 때문에, 기판(W)은, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 정전 하에서 대전한다. 도 5의 (a)에서는, 기판(W) 내의 기호 「+」는, 기판(W)이 정전하에 의해 대전하고 있는 것을 나타내고 있다.
계속해서, 공정 ST3이 실행된다. 공정 ST3에서는, 부이온을 생성하기 위해, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 인가가 정지된다. 또한, 공정 ST3에서는, 고주파 전력의 공급이 정지된다.
공정 ST3의 실행을 위해, 제어부(MC)는, 제3 제어를 실행한다. 제3 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 인가를 정지하도록, 전원 유닛(64)을 제어한다. 또한, 제3 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 또한, 가스 공급부는, 공정 ST1로부터 계속적으로 가스를 챔버(10)에 공급할 수 있다. 배기 장치(50)는, 공정 ST1로부터 계속적으로 챔버(10) 내의 압력을 조정할 수 있다.
일실시형태의 공정 ST3에서는, 고주파 전력의 공급이 정지되기 전에, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 인가가 정지되어도 좋다. 이 실시형태의 제3 제어에서는, 제어부(MC)는, 고주파 전원(61)에 고주파 전력의 공급을 정지시키기 전에, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 인가를 정지하도록, 전원 유닛(64)을 제어하여도 좋다. 이 실시형태에 따르면, 이상 방전이 더욱 확실하게 방지된다.
공정 ST3의 개시 직후의 기간[도 3의 기간(P31)]에서는, 플라즈마(PL)는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 정이온, 부이온, 전자, 원자 또는 분자 및 라디칼을 포함한다. 플라즈마(PL)에 있어서, 부이온의 수는 비교적 적다.
일실시형태에 있어서는, 공정 STm이, 공정 ST3의 실행 중에 실행된다. 공정 STm에서는, 챔버(10) 내에서의 전자 밀도를 나타내는 전술한 파라미터가 측정 장치(70)에 의해 측정된다. 측정 장치(70)에 의해 측정된 파라미터는, 제어부(MC)에 부여된다.
계속되는 공정 STa에서는, 파라미터로부터 챔버(10) 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하였는지의 여부가 제어부(MC)에 의해 판정된다. 예컨대, 전자 밀도가 임계값보다 작게 된 경우에, 챔버(10) 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있는 것으로 판정된다. 또한, 공정 ST3의 실행 중의 전자 밀도의 감소는, 챔버(10) 내에서의 부이온의 양의 증가를 반영한다.
공정 STa에 있어서, 챔버(10) 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하지 않았다고 판정되는 경우에는, 공정 ST3이 계속된다. 즉, 제어부(MC)에 의한 제3 제어의 실행이 계속된다. 한편, 공정 STa에 있어서, 챔버(10) 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있다고 판정되는 경우에는, 공정 ST3이 종료하고, 처리는 공정 ST4로 이행한다. 즉, 파라미터로부터 챔버(10) 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하였다고 판정되는 경우에는, 제어부(MC)는, 제3 제어를 종료하고 제4 제어의 실행을 개시한다.
공정 ST3의 실행 중에는, 챔버(10) 내에서 전자가 원자, 분자, 또는 라디칼이라고 하는 화학종에 결합하여, 부이온을 생성한다. 공정 ST3의 종료 시점 또는 그 직전의 기간[도 3 의 기간(P32)]에서는, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 챔버(10) 내에서 부이온이 충분히 생성된다.
일실시형태에서는, 공정 STm 및 공정 STa는 생략되어도 좋다. 이 실시형태에서는, 공정 ST3(및 제3 제어)은, 그 개시 시점부터 정해진 시간의 경과 후에 종료되어도 좋다. 정해진 시간은, 공정 ST3의 개시 후에 챔버(10) 내에서 부이온이 충분히 생성되는 데 필요한 시간으로서, 미리 정해진다.
공정 ST4는, 공정 ST3의 실행 후의 기간(P4)에 있어서 실행된다. 공정 ST4에서는, 공정 ST3에 있어서 생성된 부이온을 기판(W)에 공급하기 위해, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극(18)에 정극성의 직류 전압이 인가된다.
공정 ST4의 실행을 위해, 제어부(MC)는, 제4 제어를 실행한다. 제4 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 고주파 전원(61)에 고주파 전력의 공급을 정지시킨 상태로, 하부 전극(18)에 정극성의 직류 전압을 인가하도록, 전원 유닛(64)을 제어한다. 또한, 가스 공급부는, 공정 ST1으로부터 계속적으로 가스를 챔버(10)에 공급할 수 있다. 배기 장치(50)는, 공정 ST1로부터 계속적으로 챔버(10) 내의 압력을 조정할 수 있다.
공정 ST4에서는, 하부 전극(18)에 정극성의 직류 전압이 인가되고 있기 때문에, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 부이온이 기판(W)에 인입된다. 부이온은, 기판(W)에 충돌하여, 기판(W)[즉, 막(EF)]을 에칭한다. 또한, 부이온은, 기판(W)의 정전하의 양을 감소시킨다.
전술한 바와 같이, 방법(MT)에서는, 고주파 전력의 공급에 의해 플라즈마가 생성되어 있는 상태로, 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 공급된다. 그 결과, 정이온이 기판(W)에 충돌하여, 기판(W)이 에칭된다. 계속해서, 고주파 전력의 공급 및 하부 전극(18)에의 직류 전압의 인가가 정지된다. 고주파 전력이 공급되고 있는 상태에서는 부이온의 생성량은 적지만, 고주파 전력의 공급이 정지되어 있으면, 가스 중의 화학종에 대한 전자의 부착에 의해, 부이온이 효율적으로 생성된다. 계속해서, 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 하부 전극(18)에 정극성의 직류 전압이 인가된다. 그 결과, 부이온이 기판(W)에 공급된다. 방법(MT)에서는, 부이온이 기판의 정전하량을 감소시킨다. 또한, 정이온과 부이온의 쌍방을 이용하여 기판(W)이 에칭된다. 따라서, 에칭 효율이 향상된다.
일실시형태에 있어서, 공정 ST1, 공정 ST2, 공정 ST3 및 공정 ST4를 포함하는 에칭 시퀀스(ESQ)가, 1회 이상 실행된다. 이 실시형태에서는, 제어부(MC)는, 제1 제어, 제2 제어, 제3 제어 및 제4 제어를 포함하는 에칭 제어 시퀀스를 1회 이상 실행한다. 에칭 시퀀스(ESQ)가 복수회 실행되는 경우에는, 에칭 시퀀스(ESQ)의 반복의 주파수는, 10 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하여도 좋다. 에칭 시퀀스(ESQ)의 반복의 주파수는, 50 ㎑ 이상 400 ㎑ 이하여도 좋다. 또는, 상기 주파수는, 400 ㎑보다 커도 좋다.
에칭 시퀀스(ESQ)가 복수회 실행되는 경우에는, 방법(MT)은, 공정 STb를 더 포함한다. 공정 STb에서는, 정지 조건이 만족되는지의 여부가 판정된다. 정지 조건은, 에칭 시퀀스(ESQ)(또는 에칭 제어 시퀀스)가 정해진 횟수 실행되어 있는 경우에 만족된다. 공정 STb에 있어서, 정지 조건이 만족되지 않았다고 판정하면, 에칭 시퀀스(ESQ)(또는 에칭 제어 시퀀스)가 실행된다.
일실시형태에 있어서는, 공정 STb에서 정지 조건이 만족되어 있다고 판정하면, 공정 ST5가 실행된다. 공정 ST5에서는, 배기 장치(50)에 의해 챔버(10)의 내부 공간으로부터 기체가 배출된다. 공정 ST5에서는, 고주파 전원(61)에 의한 고주파 전력의 공급이 정지되고, 또한, 전원 유닛(64)에 의한 하부 전극(18)에 대한 직류 전압의 인가가 정지된다.
공정 ST5를 실행하기 위해, 제어부(MC)는, 제5 제어를 실행한다. 제5 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 챔버(10)의 내부 공간으로부터 기체를 배출하도록, 배기 장치(50)를 제어한다. 제5 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 또한, 제5 제어에 있어서, 제어부(MC)는, 하부 전극(18)에 대한 직류 전압의 인가를 정지하도록, 전원 유닛(64)을 제어한다. 또한, 가스 공급부는, 공정 ST1로부터 계속적으로 가스를 챔버(10)에 공급하여도 좋고, 공정 ST5의 실행 기간 동안에 그 가스의 공급을 정지하여도 좋다.
에칭 시퀀스(ESQ)에 의해 생성된 에칭 부생성물은, 기판(W)에 형성된 개구 내에 남겨질 수 있다. 공정 ST5가 실행되면, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 에칭 부생성물이, 기체로서 챔버(10)로부터 배출된다. 도 6의 (b)에서는, 「B」를 둘러싸는 원이, 에칭 부생성물을 나타내고 있다. 또한, 도 6의 (b)의 기판(W) 내의 기호 「-」는, 공정 ST4의 실행에 의해, 기판(W)이 부전하로 대전하고 있는 것을 나타내고 있다.
일실시형태에 있어서는, 에칭 시퀀스(ESQ)의 1회 이상의 실행과 공정 ST5를 포함하는 별도의 시퀀스(ASQ)가 반복되어도 좋다. 시퀀스(ASQ)의 반복 주파수는, 100 ㎐ 이상, 10 ㎑ 이하일 수 있다. 시퀀스(ASQ)의 1회의 실행 기간에 있어서 에칭 시퀀스(ESQ)의 1회 또는 복수회의 실행의 기간이 차지하는 비율은, 30％ 이상, 70％ 이하일 수 있다. 이 실시형태에서는, 제어부(MC)는, 별도의 제어 시퀀스를 반복해서 실행한다. 별도의 제어 시퀀스는, 에칭 제어 시퀀스의 1회 이상의 실행과 제5 제어를 포함한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 방법(MT)은, 공정 STc를 포함한다. 공정 STc에서는, 정지 조건이 만족되는지의 여부가 판정된다. 공정 STc에서는, 정지 조건이 만족되는지의 여부가 판정된다. 정지 조건은, 시퀀스(ASQ)(또는 별도의 제어 시퀀스)가 정해진 횟수 실행되어 있는 경우에 만족된다. 공정 STc에 있어서 정지 조건이 만족되지 않았다고 판정하면, 시퀀스(ASQ)(또는 별도의 제어 시퀀스)가 재차 실행된다. 한편, 공정 STc에 있어서 정지 조건이 만족되어 있다고 판정하면, 방법(MT)은 종료한다.
일실시형태에 있어서, 시퀀스(ASQ)의 1회의 실행 중에, 공정 ST5는, 10 μ초 이상 실행되어도 좋다. 이 실시형태에서는, 전술한 별도의 제어 시퀀스의 실행 기간에 있어서 제5 제어는 10 μ초 이상 실행된다. 이 실시형태에 따르면, 에칭 부생성물이 더욱 확실하게 배출된다. 그 결과, 기판(W)의 에칭 효율이 더욱 향상된다.
일실시형태에 있어서, 시퀀스(ASQ)의 실행 횟수의 증가에 따라, 공정 ST5의 실행 기간의 시간 길이가 증가되어도 좋다. 이 실시형태에서는, 제어부(MC)는, 상기 별도의 제어 시퀀스의 실행 횟수의 증가에 따라, 제5 제어의 실행 기간의 시간 길이를 증가시킨다. 이 실시형태에서는, 기판(W)에 형성되는 개구의 깊이가 커짐에 따라, 공정 ST5의 실행 기간의 시간 길이가 증대된다. 따라서, 에칭 부생성물이 더욱 확실하게 배출된다.
일실시형태에서는, 공정 ST1의 실행 기간 중, 즉 기간(P1) 및 기간(P2)에 있어서, 플라즈마를 생성하기 위해, 고주파 전원(61)으로부터 고주파 전력이 단속적으로 공급되어도 좋다. 즉, 공정 ST1의 실행 기간 중에, 고주파 전력의 복수의 펄스가, 고주파 전원(61)으로부터 단속적으로 공급되어도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST1의 실행 기간 중에, 고주파 전력의 복수의 펄스가 고주파 전원(61)으로부터 주기적으로 공급되어도 좋다. 고주파 전원(61)으로부터 고주파 전력의 펄스가 공급되는 주기는, 100 ㎑ 이상, 1 ㎒ 이하의 주파수에 의해 규정되는 주기일 수 있다. 일실시형태에서는, 공정 ST1의 실행 기간 중에 고주파 전원(61)으로부터 공급되는 고주파 전력의 복수의 펄스의 전력 레벨이, 변동하여도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST1의 실행 기간에 있어서 고주파 전원(61)으로부터 공급되는 고주파 전력의 복수의 펄스의 전력 레벨의 평균값은, 에칭 시퀀스(ESQ)의 반복에 있어서 변동하여도 좋다.
일실시형태에서는, 공정 ST2의 실행 기간 중, 즉 기간(P2)에 있어서, 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 부극성의 직류 전압이 단속적으로 인가되어도 좋다. 즉, 공정 ST2의 실행 기간 중에, 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스가, 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 단속적으로 인가되어도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST2의 실행 기간 중에, 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스가 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되어도 좋다. 부극성의 직류 전압의 펄스가 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 주기는, 100 ㎑ 이상, 1 ㎒ 이하의 주파수에 의해 규정되는 주기일 수 있다. 부극성의 직류 전압의 펄스가 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 타이밍은, 고주파 전력의 펄스가 고주파 전원(61)으로부터 공급되는 타이밍과 동기하고 있어도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST2의 실행 기간 중에 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스의 전압값이 변동하여도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST2의 실행 기간에 있어서 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스의 전압값의 평균값은, 에칭 시퀀스(ESQ)의 반복에 있어서 변동하여도 좋다.
일실시형태에서는, 공정 ST4의 실행 기간 중, 즉 기간(P4)에 있어서, 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 정극성의 직류 전압이 단속적으로 인가되어도 좋다. 즉, 공정 ST4의 실행 기간 중에, 정극성의 직류 전압의 복수의 펄스가, 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 단속적으로 인가되어도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST4의 실행 기간 중에, 정극성의 직류 전압의 복수의 펄스가 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되어도 좋다. 정극성의 직류 전압의 펄스가 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 주기는, 100 ㎑ 이상, 1 ㎒ 이하의 주파수에 의해 규정되는 주기일 수 있다. 일실시형태에서는, 공정 ST4의 실행 기간 중에 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 정극성의 직류 전압의 복수의 펄스의 전압값이 변동하여도 좋다. 일실시형태에서는, 공정 ST4의 실행 기간에 있어서 전원 유닛(64)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 정극성의 직류 전압의 복수의 펄스의 전압값의 평균값은, 에칭 시퀀스(ESQ)의 반복에 있어서 변동하여도 좋다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해서 설명해 왔지만, 전술한 예시적 실시형태에 한정되는 일없이, 여러 가지 생략, 치환 및 변경이 이루어져도 좋다. 또한, 다른 실시형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시형태를 형성하는 것이 가능하다.
예컨대, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치였지만, 별도의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치라고 하는 다른 타입의 플라즈마 처리 장치여도 좋다. 또한, 방법(MT)은, 플라즈마 처리 장치(1) 이외의 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치, 예컨대 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되어도 좋다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시형태는, 설명의 목적에서 본 명세서에 설명되어 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하는 일없이 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 여러 가지의 실시형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 참된 범위와 주지는, 첨부된 청구범위에 의해 나타난다.
1…플라즈마 처리 장치, 10…챔버, 16…지지대, 18…하부 전극, 61…고주파 전원, 64…전원 유닛, MC…제어부.

Claims (20)

  1. 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 에칭 방법으로서, 상기 에칭 방법은, 상기 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마련된 기판 지지대 상에 기판이 배치된 상태로 실행되고,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하는 공정과,
    상기 플라즈마로부터의 정(正)이온에 의해 상기 기판을 에칭하기 위해, 상기 고주파 전력을 공급하는 공정의 실행 중에 상기 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정과,
    부(負)이온을 생성하기 위해, 상기 하부 전극에 대한 상기 부극성의 직류 전압의 인가 및 상기 고주파 전력의 공급을 정지하는 공정과,
    상기 부이온을 상기 기판에 공급하기 위해, 상기 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 상기 하부 전극에 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정
    을 포함하는, 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 전력을 공급하는 공정, 상기 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정, 상기 정지하는 공정 및 상기 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하는 에칭 시퀀스의 1회 이상의 실행 후에, 상기 고주파 전력의 공급이 정지되고, 또한, 상기 하부 전극에 대한 직류 전압의 인가가 정지된 상태로, 상기 챔버의 내부 공간으로부터 기체를 배출하는 공정을 더 포함하는, 에칭 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에칭 시퀀스의 1회 이상의 실행과 상기 배출하는 공정을 포함하는 별도의 시퀀스가 반복되는 것인, 에칭 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 별도의 시퀀스의 실행 기간에 있어서, 상기 배출하는 공정은 10 μ초 이상 실행되는 것인, 에칭 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 별도의 시퀀스의 실행 횟수의 증가에 따라, 상기 배출하는 공정의 실행 기간의 시간 길이가 증가되는 것인, 에칭 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지하는 공정의 실행 중에, 상기 챔버 내에서의 전자 밀도를 나타내는 파라미터가 측정되고,
    상기 파라미터로부터 상기 챔버 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있다고 판정되는 경우에, 상기 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정이 개시되는 것인, 에칭 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지하는 공정에 있어서, 상기 고주파 전력의 공급이 정지되기 전에, 상기 하부 전극에 대한 상기 부극성의 직류 전압의 인가가 정지되는 것인, 에칭 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고주파 전력을 공급하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마를 생성하기 위해, 상기 고주파 전력의 복수의 펄스가 단속적으로 공급되는 것인, 에칭 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부극성의 직류 전압을 인가하는 공정에 있어서, 상기 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스가, 단속적으로 상기 하부 전극에 인가되는 것인, 에칭 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정극성의 직류 전압을 인가하는 공정에 있어서, 상기 정극성의 상기 직류 전압의 복수의 펄스가, 단속적으로 상기 하부 전극에 인가되는 것인, 에칭 방법.
  11. 챔버와,
    하부 전극을 가지고, 상기 챔버 내에 마련된 기판 지지대와,
    상기 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하도록 구성된 고주파 전원과,
    정극성의 직류 전압 및 부극성의 직류 전압을 발생하도록 구성되어 있고, 상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 전원 유닛과,
    상기 고주파 전원 및 상기 전원 유닛을 제어하도록 구성된 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 고주파 전력을 공급하 도록, 상기 고주파 전원을 제어하는 제1 제어와,
    상기 플라즈마로부터의 정이온에 의해 기판을 에칭하기 위해, 상기 고주파 전력의 공급 중에, 상기 기판 지지대의 하부 전극에 부극성의 직류 전압을 인가하도록, 상기 전원 유닛을 제어하는 제2 제어와,
    부이온을 생성하기 위해, 상기 하부 전극에 대한 상기 부극성의 직류 전압의 인가 및 상기 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 상기 전원 유닛 및 상기 고주파 전원을 제어하는 제3 제어와,
    상기 부이온을 상기 기판에 공급하기 위해, 상기 고주파 전력의 공급이 정지된 상태로, 상기 하부 전극에 정극성의 직류 전압을 인가하도록, 상기 전원 유닛을 제어하는 제4 제어
    를 실행하도록 구성되어 있는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 챔버에 접속된 배기 장치를 더 구비하고,
    상기 제어부는 또한, 상기 제1 제어, 상기 제2 제어, 상기 제3 제어 및 상기 제4 제어를 포함하는 에칭 제어 시퀀스의 1회 이상의 실행 후에, 상기 고주파 전력의 공급이 정지되고, 또한, 상기 하부 전극에 대한 직류 전압의 인가가 정지된 상태로, 상기 챔버의 내부 공간으로부터 기체를 배출하도록, 상기 배기 장치를 제어하는 제5 제어를 실행하도록 구성되어 있는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 에칭 제어 시퀀스의 1회 이상의 실행과 상기 제5 제어를 포함하는 별도의 제어 시퀀스를 반복해서 실행하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 별도의 제어 시퀀스의 실행 기간에 있어서, 상기 제5 제어는 10 μ초 이상 실행되는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 별도의 제어 시퀀스의 실행 횟수의 증가에 따라, 상기 제5 제어의 실행 기간의 시간 길이를 증가시키는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 제어의 실행 중에, 상기 챔버 내에서의 전자 밀도를 나타내는 파라미터를 측정하는 측정 장치를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 파라미터로부터 상기 챔버 내에서의 전자 밀도가 정해진 기준을 만족하도록 감소하고 있다고 판정되는 경우에, 상기 제4 제어의 실행을 개시하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 고주파 전력의 공급을 정지하기 전에, 상기 하부 전극에 대한 상기 부극성의 직류 전압의 인가를 정지하도록, 상기 전원 유닛을 제어하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 고주파 전력의 복수의 펄스를 단속적으로 공급하도록, 상기 고주파 전원을 제어하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 부극성의 직류 전압의 복수의 펄스를 단속적으로 상기 하부 전극에 인가하도록, 상기 전원 유닛을 제어하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 제어에 있어서, 상기 제어부는, 상기 정극성의 상기 직류 전압의 복수의 펄스를 단속적으로 상기 하부 전극에 인가하도록, 상기 전원 유닛을 제어하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
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