KR20230129310A - 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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다카히로 요네자와
다카유키 가츠누마
신야 이시카와
고키 다나카
쇼 구마쿠라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 수직성이 높은 에칭이 가능한 플라즈마 처리 방법을 제공한다.
[해결수단] 본 개시에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부 및 상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 플라즈마 생성부를 갖고, 상기 플라즈마 처리 방법은, 실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 상기 기판 지지부에 준비하는 공정이며, 상기 마스크막은 개구 패턴을 포함하는, 준비하는 공정과, 상기 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 상기 마스크막을 마스크로 하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 공정을 포함하고, 상기 에칭하는 공정은, 탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 공정과, 상기 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 상기 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 공정을 포함하고, 상기 에칭하는 공정에서, 상기 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서, 적어도 상기 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 상기 실리콘 함유막을 에칭한다.

Description

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 예시적 실시형태는 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에서는 기판의 실리콘 함유막의 플라즈마 에칭이 실시되고 있다. 예컨대 특허문헌 1에는 플라즈마 에칭에 의해 유전체막을 에칭하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2016-39309호 공보
본 개시는, 수직성이 높은 에칭이 가능한 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서, 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 챔버 내에 배치된 기판 지지부 및 기판 지지부에 대향하여 배치된 플라즈마 생성부를 갖고, 플라즈마 처리 방법은, 실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 기판 지지부에 준비하는 공정이며, 마스크막은 개구 패턴을 포함하는, 준비하는 공정과, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 마스크막을 마스크로 하여 실리콘 함유막을 에칭하는 공정을 포함하고, 에칭하는 공정은, 탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 공정과, 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 공정을 포함하고, 에칭하는 공정에서, 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서 적어도 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 실리콘 함유막을 에칭한다.
본 개시의 하나의 예시적 실시형태에 의하면, 수직성이 높은 에칭이 가능한 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 플라즈마 처리 시스템의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 처리 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 참고예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 측정 결과를 도시하는 표이다.
도 9는 탄소 함유막(보호막(PF))의 퇴적 속도 변화를 도시하는 그래프이다.
도 10은 마스크막(MK)에 대한 실리콘 함유막(SF)의 선택비 변화를 도시하는 그래프이다.
도 11은 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 참고예 2 및 실시예 3의 측정 결과를 도시하는 표이다.
이하, 본 개시의 각 실시형태에 관해서 설명한다.
하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 플라즈마 처리 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 챔버 내에 배치된 기판 지지부 및 기판 지지부에 대향하여 배치된 플라즈마 생성부를 갖고, 플라즈마 처리 방법은, 실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 기판 지지부에 준비하는 공정이며, 마스크막은 개구 패턴을 포함하는, 준비하는 공정과, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 마스크막을 마스크로 하여 실리콘 함유막을 에칭하는 공정을 포함하고, 에칭하는 공정은, 탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 공정과, 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 공정을 포함하고, 에칭하는 공정에서, 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서 적어도 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 실리콘 함유막을 에칭한다.
하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 생성부 및 기판 지지부를 전극으로 하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 생성부는, 기판 지지부에 대향하여 배치된 안테나를 구비하고, 챔버는, 측벽과, 기판 지지부와 안테나 사이에 배치된 유전체창을 갖고, 플라즈마 처리 장치는, 유전체창에 배치된 제1 가스 주입부와, 측벽에 배치된 제2 가스 주입부를 갖고, 에칭하는 공정에서, 처리 가스는 제1 가스 주입부 및 제2 가스 주입부로부터 챔버 내에 공급된다.
하나의 예시적 실시형태에서, 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함한다.
하나의 예시적 실시형태에서, 질소 함유 가스는 질소 가스(N2) 또는 삼불화질소(NF3)이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 처리 가스에서, 불소 원자의 수에 대한 수소 원자의 수의 비는 0.2 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 에칭하는 공정에서, 챔버 내의 압력은 50 mTorr 이하이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 소스 RF 신호의 전력은 바이어스 신호의 전력보다 크다.
하나의 예시적 실시형태에서, 바이어스 신호의 전력에 대한 소스 RF 신호의 전력의 비는 10 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 준비하는 공정은, 실리콘 함유막 상에 EUV 레지스트를 형성하는 공정과, EUV 레지스트를 노광하여, 개구 패턴을 포함하는 마스크막을 형성하는 공정과, 마스크막이 형성된 기판을 기판 지지부에 배치하는 공정을 포함한다.
하나의 예시적 실시형태에서, EUV 레지스트는 유기막 레지스트이다.
하나의 예시적 실시형태에서, EUV 레지스트는 금속 함유막 레지스트이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 금속 함유막 레지스트는 주석(Sn) 함유막 레지스트이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 바이어스 신호의 전력은 200 W 이하이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 마스크막은 탄소 함유막 또는 금속 함유막이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 바이어스 신호의 전력은 200 W 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 개구 패턴에 포함되는 개구의 개구 폭은 25 nm 이하이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 에칭막의 두께는 개구 패턴에 포함되는 개구의 개구 폭의 5배 이상이다.
하나의 예시적 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버와 챔버 내에 배치된 기판 지지부와, 기판 지지부에 대향하여 설치된 플라즈마 생성부와, 제어부를 갖고, 제어부는, 실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 기판 지지부에 준비하는 제어와, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 마스크막을 마스크로 하여 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행하고, 에칭하는 제어에서, 탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 챔버 내에 공급하는 제어와, 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 제어와, 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 제어를 실행하고, 에칭하는 제어에서, 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서 적어도 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행한다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 각 실시형태에 관해서 상세히 설명한다. 또, 각 도면에서 동일하거나 또는 같은 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복 설명을 생략한다. 특별히 양해를 구하지 않는 한, 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하여 상하좌우 등의 위치 관계를 설명한다. 도면의 치수 비율은 실제의 비율을 나타내는 것은 아니며, 또한 실제의 비율은 도시하는 비율에 한정되는 것은 아니다.
<플라즈마 처리 시스템의 일례>
도 1은 플라즈마 처리 시스템의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 일 실시형태에서, 플라즈마 처리 시스템은 플라즈마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 플라즈마 처리 시스템은 기판 처리 시스템의 일례이고, 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 처리 장치의 일례이다. 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 기판 지지부(11) 및 플라즈마 생성부(12)를 포함한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 플라즈마 처리 공간을 갖는다. 또한, 플라즈마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간에 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 가스 공급구는 후술하는 가스 공급부(20)에 접속되고, 가스 배출구는 후술하는 배기 시스템(40)에 접속된다. 기판 지지부(11)는, 플라즈마 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하기 위한 기판 지지면을 갖는다.
플라즈마 생성부(12)는, 플라즈마 처리 공간 내에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 플라즈마 처리 공간에서 형성되는 플라즈마는, 용량 결합 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma), 유도 결합 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma), ECR 플라즈마(Electron-Cyclotron-resonance plasma), 헬리콘파 여기 플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 또는 표면파 플라즈마(SWP: Surface Wave Plasma) 등이라도 좋다. 또한, AC(Alternating Current) 플라즈마 생성부 및 DC(Direct Current) 플라즈마 생성부를 포함하는, 다양한 타입의 플라즈마 생성부가 이용되어도 좋다. 일 실시형태에서, AC 플라즈마 생성부에서 이용되는 AC 신호(AC 전력)는 100 kHz∼10 GHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 따라서, AC 신호는 RF(Radio Frequency) 신호 및 마이크로파 신호를 포함한다. 일 실시형태에서, RF 신호는 100 kHz∼150 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다.
<CCP 플라즈마 처리 장치의 일례>
도 2는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
플라즈마 처리 시스템은 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는 기판 지지부(11)의 위쪽에 배치된다. 일 실시형태에서, 샤워 헤드(13)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 천장부(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 샤워 헤드(13), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 하우징과는 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 환상 영역(111b)을 갖는다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(111)의 환상 영역(111b)은 평면에서 볼 때 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 환상 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리고, 환상 영역(111b)은 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시형태에서, 본체부(111)는 베이스(1110) 및 정전 척(1111)을 포함한다. 베이스(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 베이스(1110)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정전 척(1111)은 베이스(1110) 상에 배치된다. 정전 척(1111)은 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 갖는다. 일 실시형태에서, 세라믹 부재(1111a)는 환상 영역(111b)도 갖는다. 또한, 환상 정전 척이나 환상 절연 부재와 같은, 정전 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 환상 영역(111b)을 갖더라도 좋다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는, 환상 정전 척 또는 환상 절연 부재 상에 배치되어도 좋고, 정전 척(1111)과 환상 절연 부재 양쪽 위에 배치되어도 좋다. 또한, 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 하나의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 좋다. 이 경우, 적어도 하나의 RF/DC 전극이 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 및/또는 DC 신호가 적어도 하나의 RF/DC 전극에 공급되는 경우, RF/DC 전극은 바이어스 전극이라고도 불린다. 또한, 베이스(1110)의 도전성 부재와 적어도 하나의 RF/DC 전극이 복수의 하부 전극으로서 기능하여도 좋다. 또한, 정전 전극(1111b)이 하부 전극으로서 기능하여도 좋다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 하나의 하부 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 하나 또는 복수의 환상 부재를 포함한다. 일 실시형태에서, 하나 또는 복수의 환상 부재는 하나 또는 복수의 엣지링과 적어도 하나의 커버링을 포함한다. 엣지링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버링은 절연 재료로 형성된다.
또한, 기판 지지부(11)는, 정전 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 하나를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함하여도 좋다. 온도 조절 모듈은 히터, 전열 매체, 유로(1110a) 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다. 유로(1110a)에는 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시형태에서, 유로(1110a)가 베이스(1110) 내에 형성되고, 하나 또는 복수의 히터가 정전 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또한, 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함하여도 좋다.
샤워 헤드(13)는, 가스 공급부(20)로부터의 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는 적어도 하나의 가스 공급구(13a), 적어도 하나의 가스 확산실(13b) 및 복수의 가스 도입구(13c)를 갖는다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또한, 샤워헤드(13)는 적어도 하나의 상부 전극을 포함한다. 또한, 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)에 더하여, 측벽(10a)에 형성된 하나 또는 복수의 개구부에 부착되는 하나 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI: Side Gas Injector)를 포함하여도 좋다.
가스 공급부(20)는 적어도 하나의 가스 소스(21) 및 적어도 하나의 유량 제어기(22)를 포함하여도 좋다. 일 실시형태에서, 가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통해 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는 예컨대 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함하여도 좋다. 또한, 가스 공급부(20)는 적어도 하나의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 하나 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함하여도 좋다.
전원(30)은 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 적어도 하나의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급하도록 구성된다. 이에 따라, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은 플라즈마 처리 챔버(10)에서 하나 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성되는 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또한, 바이어스 RF 신호를 적어도 하나의 하부 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하고, 형성된 플라즈마 중의 이온 성분을 기판(W)에 끌어 들일 수 있다.
일 실시형태에서, RF 전원(31)은 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 결합되어, 플라즈마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 소스 RF 신호는 10 MHz∼150 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 제1 RF 생성부(31a)는 다른 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 소스 RF 신호는 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극에 결합되어, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)을 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는 소스 RF 신호의 주파수와 동일하더라도 다르더라도 좋다. 일 실시형태에서, 바이어스 RF 신호는 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 바이어스 RF 신호는 100 kHz∼60 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 제2 RF 생성부(31b)는 다른 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 바이어스 RF 신호는 적어도 하나의 하부 전극에 공급된다. 또한, 다양한 실시형태에서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 하나가 펄스화되어도 좋다.
또한, 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함하여도 좋다. DC 전원(32)은 제1 DC 생성부(32a) 및 제2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시형태에서, 제1 DC 생성부(32a)는 적어도 하나의 하부 전극에 접속되어 제1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제1 바이어스 DC 신호는 적어도 하나의 하부 전극에 인가된다. 일 실시형태에서, 제2 DC 생성부(32b)는 적어도 하나의 상부 전극에 접속되어 제2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제2 DC 신호는 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다. 이하, 바이어스 RF 신호 및 바이어스 DC 신호를 총칭하여 「바이어스 신호」라고도 한다.
다양한 실시형태에서, 제1 및 제2 DC 신호 중 적어도 하나가 펄스화되어도 좋다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다. 전압 펄스는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합으로 된 펄스 파형을 갖더라도 좋다. 일 실시형태에서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 제1 DC 생성부(32a)와 적어도 하나의 하부 전극 사이에 접속된다. 따라서, 제1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는 적어도 하나의 상부 전극에 접속된다. 전압 펄스는 양의 극성을 갖더라도 좋고, 음의 극성을 갖더라도 좋다. 또한, 전압펄스의 시퀀스는 1 주기 내에 하나 또는 복수의 정극성 전압 펄스와 하나 또는 복수의 부극성 전압 펄스를 포함하여도 좋다. 또한, 제1 및 제2 DC 생성부(32a, 32b)는 RF 전원(31)에 더하여 설치되어도 좋고, 제1 DC 생성부(32a)가 제2 RF 생성부(31b) 대신에 설치되어도 좋다.
배기 시스템(40)은 예컨대 플라즈마 처리 챔버(10)의 바닥부에 형성된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함하여도 좋다. 압력 조정 밸브에 의해서, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다.
<ICP 플라즈마 처리 장치의 일례>
도 3은 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
플라즈마 처리 시스템은 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 유전체창을 포함한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 지지부(11), 가스 도입부 및 안테나(14)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 안테나(14)는 플라즈마 처리 챔버(10) 위 또는 그 위쪽(즉, 유전체창(101) 위 또는 그 위쪽)에 배치된다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 유전체창(101), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(102) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다.
기판 지지부(11)는 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는, 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 환상 영역(111b)을 갖는다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(111)의 환상 영역(111b)은 평면에서 볼 때 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 환상 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리고, 환상 영역(111b)은 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시형태에서, 본체부(111)는 베이스(1110) 및 정전 척(1111)을 포함한다. 베이스(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 베이스(1110)의 도전성 부재는 바이어스 전극으로서 기능할 수 있다. 정전 척(1111)은 베이스(1110) 상에 배치된다. 정전 척(1111)은 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 갖는다. 일 실시형태에서, 세라믹 부재(1111a)는 환상 영역(111b)도 갖는다. 또한, 환상 정전 척이나 환상 절연 부재와 같은, 정전 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 환상 영역(111b)을 갖더라도 좋다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는, 환상 정전 척 또는 환상 절연 부재 위에 배치되어도 좋고, 정전 척(1111)과 환상 절연 부재 양쪽 위에 배치되어도 좋다. 또한, 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 하나의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 좋다. 이 경우, 적어도 하나의 RF/DC 전극이 바이어스 전극으로서 기능한다. 또한, 베이스(1110)의 도전성 부재와 적어도 하나의 RF/DC 전극이 복수의 바이어스 전극으로서 기능하여도 좋다. 또한, 정전 전극(1111b)이 바이어스 전극으로서 기능하여도 좋다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 하나의 바이어스 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 하나 또는 복수의 환상 부재를 포함한다. 일 실시형태에서, 하나 또는 복수의 환상 부재는 하나 또는 복수의 엣지링과 적어도 하나의 커버링을 포함한다. 엣지링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버링은 절연 재료로 형성된다.
또한, 기판 지지부(11)는 정전 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 하나를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함하여도 좋다. 온도 조절 모듈은 히터, 전열 매체, 유로(1110a) 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다. 유로(1110a)에는 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시형태에서, 유로(1110a)가 베이스(1110) 내에 형성되고, 하나 또는 복수의 히터가 정전 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또한, 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함하여도 좋다.
가스 도입부는 가스 공급부(20)로부터의 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 가스 도입부는 중앙 가스 주입부(CGI: Center Gas Injector)(131)를 포함한다. 중앙 가스 주입부(131)는 기판 지지부(11)의 위쪽에 배치되어 유전체창(101)에 형성된 중앙 개구부에 부착된다. 중앙 가스 주입부(131)는 적어도 하나의 가스 공급구(131a), 적어도 하나의 가스 유로(131b) 및 적어도 하나의 가스 도입구(131c)를 갖는다. 가스 공급구(131a)에 공급된 처리 가스는 가스 유로(131b)를 통과하여 가스 도입구(131c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또한, 가스 도입부는, 중앙 가스 주입부(131)에 더하여 또는 그 대신에, 측벽(102)에 형성된 하나 또는 복수의 개구부에 부착되는 하나 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI: Side Gas Injector)를 포함하여도 좋다.
가스 도입부는 사이드 가스 주입부의 일례로서 주변 가스 주입부(52)를 포함하여도 좋다. 주변 가스 도입부(52)는 복수의 주변 주입구(52i)를 포함하고 있다. 복수의 주변 주입구(52i)는 주로 기판(W)의 가장자리부에 가스를 공급한다. 복수의 주변 주입구(52i)는 기판(W)의 가장자리부 또는 기판(W)을 지지하는 중앙 영역(111a)의 가장자리부로 향해서 개구되어 있다. 복수의 주변 주입구(52i)는 가스 도입구(131c)와 같은 정도의 높이 위치에 배치되어도 좋다. 또한, 복수의 주변 주입구(52i)는, 가스 도입구(131c)보다 아래쪽 또 기판 지지부(11)의 위쪽에서, 기판 지지부(11)의 둘레 방향을 따라 배치되어도 좋다. 즉, 복수의 주변 주입구(52i)는, 유전체창(101)의 바로 아래보다 전자 온도가 낮은 영역(플라즈마 확산 영역)에서, 가스 유로(131b)의 축선을 중심으로 하여 환상으로 배열되어도 좋다. 또한, 도 2에 도시하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1)에서도, 가스 도입부는 도 3에 도시하는 주변 가스 주입부(52)를 포함하여도 좋다.
가스 공급부(20)는 적어도 하나의 가스 소스(21) 및 적어도 하나의 유량 제어기(22)를 포함하여도 좋다. 일 실시형태에서, 가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통해 가스 도입부에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는 예컨대 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함하여도 좋다. 또한, 가스 공급부(20)는 적어도 하나의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 하나 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함하여도 좋다.
전원(30)은 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 적어도 하나의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 하나의 바이어스 전극 및 안테나(14)에 공급하도록 구성된다. 이로써, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은, 플라즈마 처리 챔버(10)에서 하나 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성되는 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또한, 바이어스 RF 신호를 적어도 하나의 바이어스 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라즈마 안의 이온을 기판(W)으로 끌어 들일 수 있다.
일 실시형태에서, RF 전원(31)은 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는, 안테나(14)에 결합되어, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 플라즈마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 소스 RF 신호는 10 MHz∼150 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 제1 RF 생성부(31a)는 다른 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 소스 RF 신호는 안테나(14)에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 바이어스 전극에 결합되어, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는 소스 RF 신호의 주파수와 동일하더라도 다르더라도 좋다. 일 실시형태에서, 바이어스 RF 신호는 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 바이어스 RF 신호는 100 kHz∼60 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서, 제2 RF 생성부(31b)는 다른 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 하나 또는 복수의 바이어스 RF 신호는 적어도 하나의 바이어스 전극에 공급된다. 또한, 다양한 실시형태에서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 하나가 펄스화되어도 좋다.
또한, 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함하여도 좋다. DC 전원(32)은 바이어스 DC 생성부(32a)를 포함한다. 일 실시형태에서, 바이어스 DC 생성부(32a)는 적어도 하나의 바이어스 전극에 접속되어 바이어스 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 바이어스 DC 신호는 적어도 하나의 바이어스 전극에 인가된다.
다양한 실시형태에서, 바이어스 DC 신호는 펄스화되어도 좋다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 하나의 바이어스 전극에 인가된다. 전압 펄스는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합으로 된 펄스 파형을 갖더라도 좋다. 일 실시형태에서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 바이어스 DC 생성부(32a)와 적어도 하나의 바이어스 전극 사이에 접속된다. 따라서, 바이어스 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는 전압 펄스 생성부를 구성한다. 전압 펄스는 양의 극성을 갖더라도 좋고, 음의 극성을 갖더라도 좋다. 또한, 전압펄스의 시퀀스는 1 주기 내에 하나 또는 복수의 정극성 전압 펄스와 하나 또는 복수의 부극성 전압 펄스를 포함하여도 좋다. 또한, 바이어스 DC 생성부(32a)는 RF 전원(31)에 더하여 설치되어도 좋고, 제2 RF 생성부(31b) 대신에 설치되어도 좋다.
안테나(14)는 하나 또는 복수의 코일을 포함한다. 일 실시형태에서, 안테나(14)는 동축 상에 배치된 외측 코일 및 내측 코일을 포함하여도 좋다. 이 경우, RF 전원(31)은, 외측 코일 및 내측 코일 양쪽에 접속되어도 좋고, 외측 코일 및 내측 코일 중 어느 한쪽에 접속되어도 좋다. 전자의 경우, 동일한 RF 생성부가 외측 코일 및 내측 코일 양쪽에 접속되어도 좋고, 별개의 RF 생성부가 외측 코일 및 내측 코일에 따로따로 접속되어도 좋다.
배기 시스템(40)은 예컨대 플라즈마 처리 챔버(10)의 바닥부에 형성된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함하여도 좋다. 압력 조정 밸브에 의해서, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다.
<기판(W)의 일례>
도 4는 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 기판(W)은 본 처리 방법이 적용될 수 있는 기판의 일례이다. 기판(W)은 실리콘 함유막(SF) 및 마스크막(MK)을 갖는다. 실리콘 함유막(SF) 및 마스크막(MK)은 기초막(UF) 상에 형성되어 있다. 도 4에 도시하는 것과 같이, 기판(W)은 기초막(UF), 실리콘 함유막(SF) 및 마스크막(MK)이 이 순서로 적층되어 형성되어도 좋다.
기초막(UF)은 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 유기막, 유전체막, 금속막, 반도체막 등이라도 좋다. 또한, 기초막(UF)은 실리콘 웨이퍼라도 좋다. 또한, 기초막(UF)은 복수의 막이 적층되어 구성되어도 좋다.
실리콘 함유막(SF)은 실리콘(Si)을 함유하는 유전체막일 수 있다. 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 일례로서, 실리콘 함유 유전체막은 SiON막이다. 실리콘 함유막은 실리콘을 함유하는 막이라면 다른 막종을 갖는 막이라도 좋다. 또한, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘막(예컨대 다결정 실리콘막)을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘질화막, 다결정 실리콘막, 탄소 함유 실리콘막 및 저유전율막 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다. 탄소 함유 실리콘막은 SiC막 및/또는 SiOC막을 포함할 수 있다. 저유전율막은 실리콘을 함유하여 층간 절연막으로서 이용될 수 있다. 또한, 실리콘 함유막(SF)은 서로 다른 막종을 갖는 2개 이상의 실리콘 함유막을 포함하고 있어도 좋다. 2개 이상의 실리콘 함유막은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하고 있어도 좋다. 실리콘 함유막(SF)은 예컨대 교대로 적층된 하나 이상의 실리콘 산화막 및 하나 이상의 실리콘 질화막을 포함하는 다층막이라도 좋다. 실리콘 함유막(SF)은 교대로 적층된 복수의 실리콘 산화막 및 복수의 실리콘 질화막을 포함하는 다층막이라도 좋다. 혹은, 2개 이상의 실리콘 함유막은 실리콘 산화막 및 실리콘막을 포함하고 있어도 좋다. 실리콘 함유막(SF)은 예컨대 교대로 적층된 하나 이상의 실리콘 산화막 및 하나 이상의 실리콘막을 포함하는 다층막이라도 좋다. 실리콘 함유막(SF)은, 교대로 적층된 복수의 실리콘 산화막 및 복수의 다결정 실리콘막을 포함하는 다층막이라도 좋다. 혹은, 2개 이상의 실리콘 함유막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘막을 포함하고 있어도 좋다.
마스크막(MK)은 실리콘 함유막(SF) 상에 마련되어 있다. 마스크막(MK)은 공정 ST2에서 실리콘 함유막(SF)의 에칭 레이트보다 낮은 에칭 레이트를 갖는 재료로 형성된다. 마스크막(MK)은 유기 재료로 형성될 수 있다. 즉, 마스크막(MK)은 탄소를 함유하여도 좋다. 일례로서, 포토레지스트막은 EUV용 포토레지스트막이라도 좋다. 마스크막(MK)은 예컨대 아모르퍼스 카본막, 포토레지스트막 또는 스핀온 카본막(SOC막)을 포함하여 구성되어도 좋다. 마스크막(MK)은 실리콘 함유 반사방지막과 같은 실리콘 함유막을 포함하여 구성되어도 좋다. 마스크막(MK)은 질화티탄, 텅스텐, 탄화텅스텐과 같은 금속 함유 재료로 형성된 금속 함유 마스크라도 좋다.
마스크막(MK)은 실리콘 함유막(SF) 상에 적어도 하나의 개구(OP)를 규정하도록 패터닝되어 있다. 즉, 마스크막(MK)은 공정 ST2에서 실리콘 함유막(SF)을 에칭하기 위한 개구 패턴을 갖고 있다. 마스크막(MK)의 패턴에 의해 규정되는 개구(OP)의 형상에 기초하여, 실리콘 함유막(SF)에 홀 또는 트렌치 등의 오목부가 형성된다. 공정 ST2에서 실리콘 함유막(SF)에 형성되는 개구의 어스펙트비는 20 이상이라도 좋고, 30 이상, 40 이상 또는 50 이상이라도 좋다. 또한, 마스크막(MK)은 개구 패턴으로서 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖고 있어도 좋다.
<본 처리 방법의 일례>
도 5는 본 처리 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다. 본 처리 방법은 예컨대 도 2 및 도 3에 도시하는 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 기판(W)에 대하여 실행된다. 이하, 각 도면을 참조하면서 도 4에 도시하는 기판(W)에 대하여 도 5에 도시하는 본 처리 방법을 실행하는 예를 설명한다. 또한, 이하의 예에서는, 도 1부터 도 3에 도시하는 제어부(2)가 도 2 및 도 3에 도시하는 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어하여 본 처리 방법이 실행된다.
(공정 ST1: 기판의 준비)
공정 ST1에서, 기판(W)을 플라즈마 처리 챔버(10)의 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 준비한다. 공정 ST1에서, 기판(W)은 적어도 기판 지지부(11)에 배치되어 정전 척(1111)에 의해 유지된다. 기판(W)이 갖는 각 구성을 형성하는 공정의 적어도 일부는 공정 ST1의 일부로서 플라즈마 처리 공간(10s) 내에서 실시되어도 좋다. 또한, 기판(W)의 각 구성의 전부 또는 일부가 플라즈마 처리 장치(1)의 외부 장치 또는 챔버에서 형성된 후, 기판(W)이 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 반입되어 기판 지지부(11)에 배치되어도 좋다.
공정 ST1은 기판 지지부(11)의 온도를 설정하는 공정을 포함하여도 좋다. 기판 지지부(11)의 온도를 설정하기 위해서 제어부(2)는 온도 조절 모듈을 제어할 수 있다. 일례로서, 제어부(2)는 기판 지지부(11)의 온도를 20℃ 이하로 설정하여도 좋다.
(공정 ST2: 에칭의 실행)
공정 ST2에서, 기판(W)의 실리콘 함유막(SF)을 에칭한다. 공정 ST2는, 처리 가스를 공급하는 공정(공정 ST21)과, 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 공급하는 공정(공정 ST22)과, 바이어스 신호를 공급하는 공정(공정 ST23)을 포함한다. 공정 ST2에서, 처리 가스로부터 생성된 플라즈마의 활성종(이온, 라디칼)에 의해 실리콘 함유막(SF)이 에칭된다. 또한, 공정 ST21부터 ST23이 시작되는 순서는 이 순서에 한정되지 않는다. 또한, 공정 ST21부터 ST23은 병행하여 실행되어도 좋다.
(공정 ST21: 처리 가스의 공급)
공정 ST21에서, 처리 가스가 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급된다. 처리 가스는 기판(W)에 형성된 에칭막을 에칭하기 위해서 이용되는 가스이다. 처리 가스의 종류는 에칭막의 재료, 마스크막의 재료, 기초막의 재료, 마스크막이 갖는 패턴, 에칭의 깊이 등에 기초하여 적절하게 선택되어도 좋다.
공정 ST21에서 이용되는 처리 가스는 수소와 불소를 포함하는 가스를 포함할 수 있다. 수소와 불소를 포함하는 가스는, 플라즈마 처리 중에, 플라즈마 처리 챔버(10) 내에서 불화수소(HF)종을 생성할 수 있는 가스라도 좋다. 불화수소종은 에천트(etchant)로서 기능한다. 수소와 불소를 포함하는 가스는 하이드로플루오로카본으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 가스라도 좋다. 하이드로플루오로카본은 예컨대 CH2F2, CHF3 또는 CH3F의 적어도 하나이다. 하이드로플루오로카본은, 2개 이상의 탄소 원자를 포함하고 있어도 좋고, 2개 이상 6개 이하의 탄소 원자를 포함하고 있어도 좋다. 하이드로플루오로카본은 예컨대 C2HF5, C2H2F4, C2H3F3, C2H4F2 등의 2개의 탄소 원자를 포함하고 있어도 좋다. 하이드로플루오로카본은 예컨대 C3HF7, C3H2F2, C3H2F4, C3H2F6, C3H3F5, C4H2F6, C4H5F5, C4H2F8 등, 3개 또는 4개의 탄소 원자를 포함하고 있어도 좋다. 하이드로플루오로카본 가스는 예컨대 C5H2F6, C5H2F10, C5H3F7 등의 5개의 탄소 원자를 포함하고 있어도 좋다. 일 실시형태로서, 하이드로플루오로카본 가스는 C3H2F4, C3H2F6, C4H2F6 및 C4H2F8로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함한다. 또한, 처리 가스는, 플라즈마 처리 중에 플라즈마 처리 챔버(10) 내에서 불화수소(HF)종을 생성할 수 있는 가스로서, 불화수소(HF)를 포함하여도 좋다. 또한, 불소 원자의 수에 대한 수소 원자의 수의 비는 0.2 이상, 0.25 이상 또는 0.3 이상이라도 좋다.
또한, 수소와 불소를 포함하는 가스는, 플라즈마 처리 중에, 플라즈마 처리 챔버(10) 내에서 불화수소종을 생성할 수 있는 혼합 가스라도 좋다. 불화수소종을 생성할 수 있는 혼합 가스는 수소원 및 불소원을 포함하여도 좋다. 수소원은 예컨대 H2, NH3, H2O, H2O2 또는 하이드로카본(CH4, C3H6 등)이라도 좋다. 불소원은 BF3, NF3, PF3, PF5, SF6, WF6, XeF2 또는 플루오로카본이라도 좋다. 일례로서, 불화수소종을 생성할 수 있는 혼합 가스는 삼불화질소(NF3)와 수소(H2)의 혼합 가스이다.
공정 ST21에서 이용되는 처리 가스는 적어도 하나의 인 함유 분자를 더 포함할 수 있다. 인 함유 분자는 십산화사인(P4O10), 팔산화사인(P4O8), 육산화사인(P4O6) 등의 산화물이라도 좋다. 십산화사인은 오산화이인(P2O5)이라고 불리는 경우가 있다. 인 함유 분자는 삼불화인(PF3), 오불화인(PF5), 삼염화인(PCl3), 오염화인(PCl5), 삼브롬화인(PBr3), 오브롬화인(PBr5), 요오드화인(PI3)과 같은 할로겐화물(할로겐화인)이라도 좋다. 즉, 인을 포함하는 분자는 할로겐 원소로서 불소를 포함하는 불화물(불화인)이라도 좋다. 혹은, 인을 포함하는 분자는 할로겐 원소로서 불소 이외의 할로겐 원소를 포함하여도 좋다. 인 함유 분자는 불화포스포릴(POF3), 염화포스포릴(POCl3), 브롬화포스포릴(POBr3)과 같은 할로겐화포스포릴이라도 좋다. 인 함유 분자는 포스핀(PH3), 인화칼슘(Ca3P2 등), 인산(H3PO4), 인산나트륨(Na3PO4), 헥사플루오로인산(HPF6) 등이라도 좋다. 인 함유 분자는 플루오로포스핀류(HxPFy)라도 좋다. 여기서, x와 y의 합은 3 또는 5이다. 플루오로포스핀류로서는 HPF2, H2PF3이 예시된다. 처리 가스는, 적어도 하나의 인 함유 분자로서, 상기한 인 함유 분자 중 하나 이상의 인 함유 분자를 포함할 수 있다. 예컨대 처리 가스는, 적어도 하나의 인 함유 분자로서, PF3, PCl3, PF5, PCl5, POCl3, PH3, PBr3 또는 PBr5의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 처리 가스에 포함되는 각 인 함유 분자가 액체 또는 고체인 경우, 각 인 함유 분자는 가열 등에 의해 기화되어 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급될 수 있다.
공정 ST21에서 이용되는 처리 가스는 탄소를 더 포함하여도 좋다. 탄소를 포함하는 분자로서, 하이드로카본(CxHy), 플루오로카본(CvFw)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 탄소 함유 가스를 포함하고 있어도 좋다. 여기서, x, y, v 및 w 각각은 자연수이다. 하이드로카본은 예컨대 CH4, C2H6, C3H6, C3H8 또는 C4H10 등을 포함하여도 좋다. 플루오로카본은 예컨대 CF4, C2F2, C2F4, C3F8, C4F6, C4F8 또는 C5F8 등을 포함하여도 좋다. 이들 탄소 함유 가스로부터 생성되는 화학종은 마스크막(MK)을 보호한다.
또한, 처리 가스는 할로겐 함유 분자를 포함하여도 좋다. 할로겐 함유 분자는 탄소를 함유하지 않아도 좋다. 할로겐 함유 분자는, 불소 함유 분자라도 좋고, 불소 이외의 할로겐 원소를 함유하는 할로겐 함유 분자라도 좋다. 불소 함유 분자는 예컨대 삼불화질소(NF3), 육불화황(SF6), 삼불화붕소(BF3) 등의 가스를 포함하고 있어도 좋다. 불소 이외의 할로겐 원소를 함유하는 할로겐 함유 분자는 예컨대 염소 함유 가스, 브롬 함유 가스 및 요오드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이라도 좋다. 염소 함유 가스는 예컨대 염소(Cl2), 염화수소(HCl), 이염화규소(SiCl2), 사염화규소(SiCl4), 사염화탄소(CCl4), 디클로로실란(SiH2Cl2), 육염화이규소(Si2Cl6), 클로로포름(CHCl3), 염화설푸릴(SO2Cl2), 삼염화붕소(BCl3) 등의 가스이다. 브롬 함유 가스는 예컨대 브롬(Br2), 브롬화수소(HBr), 디브로모디플루오로메탄(CBr2F2), 브로모펜타플루오로에탄(C2F5Br), 삼브롬화인(PBr3), 오브롬화인(PBr5), 인산옥시브로미드(POBr3), 삼브롬화붕소(BBr3) 등의 가스이다. 요오드 함유 가스는 예컨대 요오드화수소(HI), 트리플루오로요오드메탄(CF3I), 펜타플루오로요오드에탄(C2F5I), 헵타플루오로프로필요오디드(C3F7I), 오불화요오드(IF5), 칠불화요오드(IF7), 요오드(I2), 삼요오드화인(PI3) 등의 가스이다. 이들 할로겐 함유 분자로부터 생성되는 화학종은 플라즈마 에칭으로 형성되는 오목부의 형상을 제어하기 위해서 이용된다.
처리 가스는 산소 함유 분자를 더 포함하고 있어도 좋다. 산소 함유 분자는 예컨대 O2, CO2 또는 CO를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 처리 가스는 Ar, Kr, Xe 등의 귀(貴)가스를 포함하여도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급되는 처리 가스는 하나 이상의 가스를 포함하도 좋다. 이 하나 이상의 가스는 수소, 탄소 및 불소를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 하나 이상의 가스 각각이 수소, 탄소 및 불소를 포함하여도 좋다. 또한, 상기 하나 이상의 가스가 복수의 가스인 경우, 상기 복수의 가스 중, 하나의 가스가 수소, 탄소 및 불소의 하나 이상을 포함하고, 상기 복수의 가스 중, 나머지 하나 이상의 가스의 일부 또는 전부가 수소, 탄소 및 불소의 나머지를 포함하도 좋다.
또한, 도 3의 플라즈마 처리 장치(1)에서, 처리 가스는 중앙 가스 주입부(131) 및 사이드 가스 주입부의 한쪽 또는 양쪽으로부터 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급되어도 좋다. 일례로서, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스의 유량보다 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스의 유량이 많아도 좋다. 즉, 처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스의 유량에 대한, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 50% 이하, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 50% 이상이라도 좋다. 또한, 처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스의 유량에 대한, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 20% 이하, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 80% 이상이라도 좋다. 또한, 처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스의 유량에 대한, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 10% 이하, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 90% 이상이라도 좋다. 또한, 처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스의 유량에 대한, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 5% 이하, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 95% 이상이라도 좋다. 또한, 처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스 유량에서의, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스 유량의 비율이 100%라도 좋다. 또한, 마찬가지로, 도 2의 플라즈마 처리 장치(1)에서도, 처리 가스는 샤워 헤드(13) 및 사이드 가스 주입부의 한쪽 또는 양쪽으로부터 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급되어도 좋다.
또한, 일례로서, 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급되는 처리 가스 중, 중앙 가스 주입부(131)로부터 공급되는 탄소 함유 가스에 포함되는 탄소 원자의 수보다, 사이드 가스 주입부로부터 공급되는 탄소 함유 가스에 포함되는 탄소 원자의 수가 많아도 좋다.
처리 가스에 포함되는 탄소 함유 가스의 적어도 일부를, 사이드 가스 주입부로부터 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 공급함으로써, 기판(W)의 면내에서, 에칭막의 에칭 레이트의 균일성 및/또는 에칭막에 형성되는 오목부의 치수 균일성을 향상시킬 수 있다.
(공정 ST22: 소스 RF 신호의 공급)
공정 ST22에서, 소스 RF 신호가 공급된다. 일례로서, 소스 RF 신호는 도 2의 플라즈마 처리 장치(1)에서의 상부 전극 또는 도 3에서의 플라즈마 처리 장치(1)의 안테나(14)에 공급되어도 좋다. 상부 전극 및 안테나(14)는 플라즈마 생성부의 일례이다. 소스 RF 신호는 연속파라도 좋고, 또한 펄스파라도 좋다.
소스 RF 신호의 전력은 후술하는 공정 ST23에서 공급되는 바이어스 신호의 전력보다 크다. 일례로서, 소스 RF 신호의 전력은 300 W 이상이라도 좋다. 또한, 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상, 1,000 W 이상 또는 2,000 W 이상이라도 좋다.
(공정 ST23: 바이어스 신호의 공급)
공정 ST23에서, 바이어스 신호가 공급된다. 일례로서, 바이어스 신호는 도 2 및 도 3의 기판 지지부(11)에 공급된다. 바이어스 신호는 기판 지지부(11)에서 바이어스 전극으로서 기능할 수 있는 부재에 공급되어도 좋다.
바이어스 신호의 전력은 소스 RF 신호의 전력보다 작다. 일례로서, 바이어스 신호의 전력은 200 W 이하라도 좋다. 또한, 바이어스 신호의 전력은 100 W 이하 또는 50 W 이하라도 좋다. 또한, 일례로서, 바이어스 신호의 전력은 소스 RF 신호의 전력보다 크더라도 좋다.
또한, 공정 ST2에서, 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 압력은 적절하게 설정되어도 좋다. 일례로서, 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 압력은 50 mTorr 이하, 30 mTorr 이하 또는 10 mTorr 이하로 설정되어도 좋다.
도 6은 공정 ST2에서 에칭이 실행된 기판(W)의 단면 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 공정 ST21에서 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 처리 가스가 공급되고, 또한 공정 ST22에서 소스 RF 신호가 공급되면, 플라즈마 처리 공간(10s)에서 플라즈마가 생성된다. 그리고, 생성된 플라즈마 중의 이온, 라디칼과 같은 화학종이 기판(W)에 끌어 당겨져, 실리콘 함유막(SF)이 에칭된다. 일례로서, 상기 화학종은 불화수소종이다. 그리고, 도 6에 도시하는 것과 같이, 마스크막(MK)의 개구(OP) 형상에 기초하여, 마스크막(MK)에 형성된 개구(OP)로부터 연속해서, 실리콘 함유막(SF)에서도, 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)에 의해 규정된 오목부(RC)가 형성된다. 오목부(RC)는 그 바닥부(BT)에서 기초막(UF)이 노출되는 개구라도 좋다.
또한, 생성된 플라즈마 중의 이온, 라디칼과 같은 화학종에 의해서, 마스크막(MK)의 일부도 에칭될 수 있다. 일례로서, 상기 화학종은 불화수소종이다. 다른 한편, 플라즈마 중의 화학종에 의해서, 마스크막(MK)의 적어도 일부에 보호막(PF)이 형성될 수 있다. 일례로서, 보호막(PF)은 처리 가스 중의 탄소를 포함하여 형성된 탄소 함유막이라도 좋다. 보호막(PF)은 마스크막(MK)의 표면 중 적어도 상면(TS) 및/또는 측벽(SS1)의 적어도 일부에 형성되어도 좋다. 또한, 보호막(PF)은 마스크막(MK)의 측벽(SS1)에서부터 실리콘 함유막(SF)의 오목부를 규정하는 측벽(SS2)의 일부에 걸쳐 형성되어도 좋다.
<본 처리 방법의 실시예>
이하의 참고예, 실시예 1 및 실시예 2의 조건으로 기판(W)의 실리콘 함유막(SF)의 에칭을 실시했다. 여기서, 「H/F」는 처리 가스에 포함되는 불소 원자수에 대한 수소 원자수의 비율이다.
참고예 1
장치: CCP 플라즈마 처리 장치
소스 RF 신호: 60 MHz, 500 W
바이어스 RF 신호: 40 MHz, 400 W
처리 가스: CHF3, CF4
H/F: 0.09
실시예 1
장치: CCP 플라즈마 처리 장치(도 2)
소스 RF 신호: 60 MHz, 1,000 W
바이어스 RF 신호: 40 MHz, 50 W
처리 가스: CHF3, H2, NF3, N2
H/F: 0.33
실시예 2
치: ICP 플라즈마 처리 장치(도 3)
소스 RF 신호: 27 MHz, 2,000 W
바이어스 RF 신호: 13 MHz, 80 W
처리 가스: CH3F, CHF3, NF3, N2, Ar
H/F: 0.42
도 7은 실리콘 함유막(SF)을 에칭한 후의 기판(W) 단면을 도시하는 도면이다. 도 7에서의 (a), (b) 및 (c)는, 각각 참고예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 조건으로 실리콘 함유막(SF)을 에칭한 후의 기판(W)의 단면도이다.
우선, 참고예 1인 (a)에서는, 마스크막(MK)이 에칭된 한편, 실시예 1인 (b) 및 실시예 2인 (c)에서는, 실리콘 함유막(SF) 에칭 후에서도 마스크막(MK)가 충분히 남는 결과가 되었다. 구체적으로 참고예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 어디에서나, 마스크막(MK)의 두께는 실리콘 함유막(SF)의 에칭 전에서 31 nm였다. 다른 한편, 실리콘 함유막(SF)의 에칭 후에서, 마스크막(MK)의 두께는, 참고예 1에서는 8.0 nm, 실시예 1에서는 18 nm, 실시예 2에서는 23 nm였다. 또한, 마스크막(MK)의 두께는 마스크막(MK)의 표면에 형성된 보호막(PF)의 두께를 포함한다.
또한, 참고예 1인 (a)에서는, 오목부(RC)의 단면 형상이 테이퍼 형상으로 되는 한편, 실시예 1인 (b) 및 실시예 2인 (c)에서는, 오목부(RC)의 단면 형상이 거의 수직 형상으로 되었다. 구체적으로는 오목부(RC) 상단에서의 개구 폭에 대한 하단에서의 개구 폭의 비율이 참고예 1에서는 0.45였다. 다른 한편, 상기 비율은 실시예 1에서는 0.89, 실시예 2에서는 0.94였다.
도 8은 참고예 1, 실시예 1 및 실시예 2에서의 오목부(RC)의 CD(Critical Dimension: 치수), LCDU(Local Critical Dimension Uniformity: CD의 3σ) 및 CER(Circle Edge Roughness)의 측정 결과를 도시하는 표이다. 또한, 표 1에서 CD는 평균치이다. 또한, 각 예에서 오목부(RC)의 평면에서 볼 때의 개구 형상은 원 형상을 갖고 있고, CER은 오목부(RC)의 개구의 러프니스를 나타낸다.
도 8에 도시하는 것과 같이, 실시예 1 및 실시예 2는 참고예 1보다 양호한 결과가 되었다. 즉, 우선 실시예 1 및 실시예 2에서의 오목부(RC)의 LCDU는 참고예 1에서의 LCDU보다 대폭 개선되었다. 즉, 실시예에서는, 오목부(RC)의 개구 폭의 균일성을 크게 개선할 수 있었다. 또한, CER에 관해서도 참고예 1보다 실시예 1 및 실시예 2 쪽이 작은 값으로 되었다. 즉, 실시예 1 및 실시예 2 쪽이 참고예 1보다 진원에 가까운 개구 형상을 얻을 수 있었다.
도 9는 실시예 2에서의 탄소 함유막(보호막(PF))의 퇴적 속도 변화를 도시하는 그래프이다. 즉, 도 9의 그래프는, 실시예 2의 조건에서, 바이어스 RF 신호의 전력을 0 W로 하고, 소스 RF 신호의 전력(RF 전력)을 변화시켜, 탄소 함유막의 퇴적 속도 변화를 측정한 측정 결과를 나타낸다. 도 9에 도시하는 것과 같이, 소스 RF 신호의 전력을 증가시키면, 탄소 함유막의 퇴적 속도도 현저히 증가하는 것이 확인되었다.
도 10은 실시예 2에서의 마스크막(MK)에 대한 실리콘 함유막(SF)의 선택비의 변화를 도시하는 그래프이다. 도 10에서, 횡축은 바이어스 RF 신호의 전력에 대한 소스 RF 신호의 전력 비율(전력비)을 나타낸다. 즉, 도 10의 그래프는, 실시예 2의 조건에서, 바이어스 신호의 전력에 대한 소스 RF 신호의 전력을 변화시켜, 마스크막(MK)에 대한 실리콘 함유막(SF)의 에칭 레이트의 비율(선택비)을 산출한 결과를 나타낸다. 도 10에 도시하는 것과 같이, 전력비를 증가시키면 선택비도 또한 현저히 증가했다.
본 처리 방법에서는, 불화수소의 활성종을 많이 포함하고, 전자 밀도가 높은 플라즈마를 생성할 수 있다. 이에 따라, 실리콘 함유막(SF)의 에칭에서, 선택비가 높으면서 또한 수직 형상에 가까운 단면 형상을 갖는 오목부(RC)를 형성할 수 있다. 또한, 본 처리 방법에서는, 바이어스 신호의 전력보다 큰 전력을 갖는 소스 RF 신호를 상부 전극 또는 안테나에 공급할 수 있음과 더불어 처리 가스로서 하이드로플루오로카본 가스를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 이에 따라, 실리콘 함유막(SF)의 에칭에서, 선택비 및 수직 형상을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 이하의 참고예 2 및 실시예 3의 조건으로 기판(W)의 실리콘 함유막(SF)의 에칭을 실시했다. 또한, 참고예 2 및 실시예 3에서, 마스크막(MK)은 아모르퍼스 카본막이다.
참고예 2
장치: CCP 플라즈마 처리 장치
소스 RF 신호: 40 MHz, 0 W
바이어스 RF 신호: 13.56 MHz, 450 W
처리 가스: C4F6, O2, Ar
실시예 3
장치: ICP 플라즈마 처리 장치(도 3)
소스 RF 신호: 27 MHz, 500 W
바이어스 RF 신호: 13.56 MHz, 450 W
처리 가스: CHF3, CH3F, NF3, N2, O2, C4F6
도 11은 실리콘 함유막(SF)을 에칭한 후의 기판(W)의 단면을 도시하는 도면이다. 도 11에서의 (a)는 에칭 전의 기판(W)의 단면, (b)는 참고예 2의 조건으로 실리콘 함유막(SF)을 에칭한 후의 기판(W)의 단면도, (c)는, 실시예 3의 조건으로 실리콘 함유막(SF)을 에칭한 후의 기판(W)의 단면도이다.
도 12는 참고예 2 및 실시예 3에서의 오목부(RC)의 에칭 속도, 선택비, 네크 CD 및 보우 CD의 측정 결과를 도시하는 표이다. 여기서, 선택비는, 실리콘 함유막(SF)의 에칭 속도에 대한, 마스크막(MK)의 에칭 속도의 비율이다. 또한, 네크 CD는 오목부(RC) 상단에서의 치수(개구 폭)이다. 또한, 보우 CD는 오목부(RC)에서 치수가 가장 커지는 부분에서의 오목부(RC)의 치수(개구 폭)이다.
도 11 및 도 12에 도시하는 것과 같이, 실시예 3은 참고예 2보다 양호한 결과가 되었다. 즉, 우선 실시예 3에서는, 충분한 선택비를 유지하면서 실리콘 함유막(SF)의 에칭 속도를 크게 개선할 수 있었다. 또한, 실시예 3에서는, 충분한 네크 CD를 유지하면서 보우 CD의 확대를 억제할 수 있었다. 이와 같이, 실시예 3에서는, 오목부(RC)의 네크에서 클로깅(막힘)을 억제하면서 오목부(RC)의 수직성을 높일 수 있었다. 또한, 마스크막(MK)을 금속 함유 마스크로 한 경우에서도 실시예 3과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
본 개시는 이하의 양태를 포함할 수 있다.
(부기 1)
플라즈마 처리 장치에서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서,
상기 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부 및 상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 플라즈마 생성부를 갖고,
상기 플라즈마 처리 방법은,
실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 상기 기판 지지부에 준비하는 공정으로서, 상기 마스크막은 개구 패턴을 포함하는, 준비하는 공정과,
상기 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 상기 마스크막을 마스크로 하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 공정을 포함하고,
상기 에칭하는 공정은,
탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 공정과,
상기 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
상기 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 공정을 포함하고,
상기 에칭하는 공정에서, 상기 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서, 적어도 상기 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 상기 실리콘 함유막을 에칭하는, 플라즈마 처리 방법.
(부기 2)
상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 플라즈마 생성부 및 상기 기판 지지부를 전극으로 하는, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치인, 부기 1에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 3)
상기 플라즈마 처리 장치는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치인, 부기 1에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 4)
상기 플라즈마 생성부는 상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 안테나를 구비하고,
상기 챔버는,
측벽과,
상기 기판 지지부와 상기 안테나 사이에 배치된 유전체창을 갖고,
상기 플라즈마 처리 장치는,
상기 유전체창에 배치된 제1 가스 주입부와,
상기 측벽에 배치된 제2 가스 주입부를 갖고,
상기 에칭하는 공정에서, 상기 처리 가스는, 상기 제1 가스 주입부 및 상기 제2 가스 주입부로부터 상기 챔버 내에 공급되는, 부기 3에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 5)
상기 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함하는, 부기 1부터 3의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 6)
상기 질소 함유 가스는 질소 가스(N2) 또는 삼불화질소(NF3)인, 부기 5에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 7)
상기 처리 가스에서, 불소 원자의 수에 대한 수소 원자의 수의 비는 0.2 이상인, 부기 1부터 6의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 8)
상기 에칭하는 공정에서, 상기 챔버 내의 압력은 50 mTorr 이하인, 부기 1부터 7의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 9)
상기 소스 RF 신호의 전력은 상기 바이어스 신호의 전력보다 큰, 부기 1부터 8의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 10)
상기 바이어스 RF 신호의 전력에 대한 상기 소스 RF 신호의 전력의 비는 10 이상인, 부기 1부터 9의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 11)
상기 준비하는 공정은,
상기 실리콘 함유막 상에 EUV 레지스트를 형성하는 공정과,
상기 EUV 레지스트를 노광하여, 상기 개구 패턴을 포함하는 상기 마스크막을 형성하는 공정과,
상기 마스크막이 형성된 상기 기판을 상기 기판 지지부에 배치하는 공정을 포함하는, 부기 1부터 10의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 12)
상기 EUV 레지스트는 유기막 레지스트인, 부기 11에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 13)
상기 EUV 레지스트는 금속 함유막 레지스트인, 부기 11에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 14)
상기 금속 함유막 레지스트는 주석(Sn) 함유막 레지스트인, 부기 13에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 15)
상기 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상인, 부기 1부터 14의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 16)
상기 바이어스 RF 신호의 전력은 200 W 이하인, 부기 1부터 15의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 17)
상기 마스크막은 탄소 함유막 또는 금속 함유막인, 부기 1부터 3의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 18)
상기 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상인, 부기 17에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 19)
상기 바이어스 RF 신호의 전력은 200 W 이상인, 부기 17 또는 18에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 20)
상기 개구 패턴에 포함되는 개구의 개구 폭은 25 nm 이하인, 부기 17부터 19의 어느 하나에 기재한 플라즈마 처리 방법.
(부기 21)
플라즈마 처리 장치로서,
챔버와,
상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부와,
상기 기판 지지부에 대향하여 설치된 플라즈마 생성부와,
제어부를 갖고,
상기 제어부는,
실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 상기 기판 지지부에 준비하는 제어와,
상기 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 상기 마스크막을 마스크로 하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행하고,
상기 에칭하는 제어에서,
탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 제어와,
상기 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 제어와,
상기 기판 지지부에 바이어스 RF 신호를 공급하는 제어를 실행하고,
상기 에칭하는 제어에서, 상기 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서, 적어도 상기 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행하는, 플라즈마 처리 장치.
이상의 각 실시형태는 설명의 목적으로 설명되어 있으며, 본 개시의 범위 및 취지로부터 일탈하는 일 없이 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.

Claims (21)

  1. 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부 및 상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 플라즈마 생성부를 갖고,
    상기 플라즈마 처리 방법은,
    실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 상기 기판 지지부에 준비하는 공정으로서, 상기 마스크막은 개구 패턴을 포함하는, 준비하는 공정과,
    상기 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 상기 마스크막을 마스크로 하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 공정을 포함하고,
    상기 에칭하는 공정은,
    탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 공정과,
    상기 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 에칭하는 공정에서, 상기 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서, 적어도 상기 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 것인, 플라즈마 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 플라즈마 생성부 및 상기 기판 지지부를 전극으로 하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부는 상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 안테나를 포함하고,
    상기 챔버는,
    측벽과,
    상기 기판 지지부와 상기 안테나 사이에 배치된 유전체창을 갖고,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    상기 유전체창에 배치된 제1 가스 주입부와,
    상기 측벽에 배치된 제2 가스 주입부를 갖고,
    상기 에칭하는 공정에서, 상기 처리 가스는, 상기 제1 가스 주입부 및 상기 제2 가스 주입부로부터 상기 챔버 내에 공급되는 것인, 플라즈마 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함하는 것인, 플라즈마 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 질소 함유 가스는 질소 가스(N2) 또는 삼불화질소(NF3)인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 처리 가스에서, 불소 원자의 수에 대한 수소 원자의 수의 비는 0.2 이상인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 에칭하는 공정에서, 상기 챔버 내의 압력은 50 mTorr 이하인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소스 RF 신호의 전력은 상기 바이어스 신호의 전력보다 큰 것인, 플라즈마 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 신호의 전력에 대한 상기 소스 RF 신호의 전력의 비는 10 이상인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 준비하는 공정은,
    상기 실리콘 함유막 상에 EUV 레지스트를 형성하는 공정과,
    상기 EUV 레지스트를 노광하여, 상기 개구 패턴을 포함하는 상기 마스크막을 형성하는 공정과,
    상기 마스크막이 형성된 상기 기판을 상기 기판 지지부에 배치하는 공정을 포함하는 것인, 플라즈마 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 EUV 레지스트는 유기막 레지스트인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 EUV 레지스트는 금속 함유막 레지스트인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속 함유막 레지스트는 주석(Sn) 함유막 레지스트인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어스 신호의 전력은 200 W 이하인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 마스크막은 탄소 함유막 또는 금속 함유막인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 소스 RF 신호의 전력은 500 W 이상인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 바이어스 신호의 전력은 200 W 이상인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 개구 패턴에 포함되는 개구의 개구 폭은 25 nm 이하인 것인, 플라즈마 처리 방법.
  21. 플라즈마 처리 장치로서,
    챔버와,
    상기 챔버 내에 배치된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부에 대향하여 설치된 플라즈마 생성부와,
    제어부를 갖고,
    상기 제어부는,
    실리콘 함유막 및 마스크막을 갖는 기판을 상기 기판 지지부에 준비하는 제어와,
    상기 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 상기 마스크막을 마스크로 하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행하고,
    상기 에칭하는 제어에서,
    탄소, 수소 및 불소를 포함하는 1 이상의 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 제어와,
    상기 플라즈마 생성부에 소스 RF 신호를 공급하여, 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 제어와,
    상기 기판 지지부에 바이어스 신호를 공급하는 제어를 실행하고,
    상기 에칭하는 제어에서, 상기 마스크막 표면의 적어도 일부에 탄소 함유막을 형성하면서, 적어도 상기 처리 가스로부터 생성된 불화수소에 의해 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 제어를 실행하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
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