TW201409527A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明目的在於提供具備高頻電源的電漿處理裝置及使用上述電漿處理裝置的電漿處理方法，該高頻電源係用於供給廣範圍而且可以高精確度控制的時間調變之高頻電力。本發明之電漿處理裝置，係具備：真空容器；於上述真空容器內用於產生電漿之第1高頻電源；配置於上述真空容器內，用於載置試料的試料台；及對上述試料台供給高頻電力的第2高頻電源；其特徵為：上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係用於供給時間調變的高頻電力，控制上述時間調變之參數之一，係具有2個以上之不同控制範圍，上述控制範圍之一，係用於進行高精確度控制的控制範圍。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於電漿處理裝置及電漿處理方法，特別是關於為了進行半導體元件等之試料之加工，而使用電漿進行高精確度之蝕刻處理之適合的電漿處理裝置及電漿處理方法。
習知對半導體元件之表面進行處理的方法，有藉由電漿進行半導體元件之蝕刻之裝置。於此，以電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR，以下稱為ECR)方式之電漿蝕刻裝置為例來說明習知技術。
該ECR方式，係於藉由外部施加有磁場的真空容器中利用微波產生電漿。藉由磁場使電子進行迴旋運動，藉由該頻率與微波頻率之共振而可以良好效率產生電漿。為了加速射入半導體元件的離子，將高頻電力設為大致正弦波之連續波形而施加於試料。以下稱呼施加於試料的高頻電力為高頻偏壓。
又，成為電漿的氣體係廣泛使用氯或氟等之鹵素氣體。藉由電漿產生的自由基或離子與被蝕刻材之反 應而進行蝕刻。蝕刻產生的反應產生物會再度附著於圖案，而使蝕刻形狀成為推拔形狀。因此，欲達成蝕刻加工之高精確度時，蝕刻時產生的反應產生物之控制乃重要者。
為了減少反應產生物之濃度，可以使用縮短反應產生物之滯留時間之方法。電漿處理室內之氣體之滯留時間設為τ，P設為處理壓力，V設為電漿處理室之容量，Q設為氣體流量時，τ具有τ=PV/Q之關係，藉由裝置構成來規定上述P，V，Q之界限。
由該關係可知成為氣體的反應產生物之滯留時間，可藉由下降處理壓力或增加氣體流量加以縮短，但氣體流量增加，處理壓力下降具有取捨之關係，而難以改善。
又，專利文獻1揭示作為控制反應產生物，提高蝕刻加工精確度之方法，而實施電漿或高頻偏壓時間之調變。又，專利文獻2揭示，將高頻偏壓區分為2個以上而對離子能量進行高精確度控制，實施時間調變的高頻偏壓之控制方法。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開平8-250479號公報
[專利文獻2]特開2001-85395號公報
作為控制高頻偏壓電源之時間調變的參數，例如有重複頻率及導通時間相對於重複頻率之1週期之比(以下稱為工作比(duty ratio))。
蝕刻實施時，重複頻率、工作比及蝕刻氣體或壓力等之蝕刻條件，係藉由輸入手段被設定於控制部。於控制部內係將設定的值作為數位信號處理，但控制部與高頻偏壓電源藉由類比連接時，需要藉由控制部內之數位-類比轉換器(以下稱為D/A轉換器)轉換為類比信號後進行送信。類比信號之送信時，信號雜訊等而導致誤差時，輸出值對於設定值會呈現不同。
例如工作比之信號於0~100%之範圍而以0.5%單位輸入時，12位元之數位信號處理中，1位數(digit)相當於約0.098%之分解能。於此，位數係指2進數之位數。
如圖11所示，於12位元之數位信號處理，類比信號使用0~10V時，1位數相當之電壓約為4.9mV。基於雜訊等之理由導致類比信號存在4.9mV以上之變動(誤差)時，數位信號轉換後有可能產生1位數以上之變動。此時，分解能係1位數相當於約0.098%，因此工作比有可能產生約0.1%以上之誤差。
例如重複頻率為10Hz工作比為2.0%時，高頻偏壓之導通時間成為2.0ms。重複頻率為10Hz工作比 為2.1%時，導通時間成為2.1ms。工作比之控制精確度之誤差存在0.1%時，即使工作比之設定值設為2.0%，結果亦有可能成為2.1%，此時之導通時間之誤差成為0.1ms。
一般係於導通時間進行蝕刻。蝕刻進行時間之誤差將會對蝕刻速率或蝕刻之反應產生物濃度帶來影響。圖12係表示對工作比與蝕刻速率之關係進行確認的實驗結果。蝕刻速率，係使用HBr氣體與Ar氣體與O2氣體之混合氣體，於10Hz之重複頻率，變化工作比而測定Poly-Si之蝕刻速率者。
於該實驗，工作比變化0.1%時蝕刻速率產生1.3 nm/min之變化結果。又，工作比為2%時，蝕刻速率為21.7nm/min，但是基於雜訊等導致工作比產生+1位數變動時，工作比係成為2.1%，蝕刻速率成為23.0 nm/min。又，基於雜訊等導致工作比產生-1位數變動時，工作比係成為1.90%，蝕刻速率成為20.4 nm/min。
如上述說明，即使工作比設為2.0%而有±1位數之誤差時，蝕刻速率為21.7nm/min，但是誤差率存在著約12%左右之誤差，蝕刻性能之誤差有可能產生約12%。該誤差成為導致蝕刻性能之再現性或裝置間差的原因。
針對此一問題，藉由縮小相對於所使用類比電壓值的工作比之使用區域，可以提升分解能，但是最佳 的工作比會因為蝕刻氣體或被蝕刻對象構造而不同。因此，為能對應於各種之蝕刻氣體或各種之被蝕刻對象構造，需要儘可能較廣的工作比區域。因此，必須兼顧工作比之使用可能區域之廣域化與工作比分解能提升。
又，關於重複頻率亦和工作比同樣。最佳的重複頻率會因為蝕刻氣體或被蝕刻對象構造而呈不同，因此為了對應於各種之蝕刻氣體或各種之被蝕刻對象構造，需要儘可能較廣的重複頻率區域。因此，重複頻率亦需要兼顧重複頻率之廣域化與高分解能化。
另外，關於電漿之解離控制方法而習知的脈衝電漿，為了脈衝電漿之產生而施加的高頻係被實施時間調變，被實施脈衝化，因此存在著和上述工作比與頻率同樣的問題。
因此，本發明有鑑於以上之課題，目的在於提供具備高頻電源的電漿處理裝置及使用上述電漿處理裝置的電漿處理方法，該高頻電源係用於供給廣範圍而且可以高精確度控制的時間調變之高頻電力。
本發明之電漿處理裝置，係具備：真空容器；於上述真空容器內用於產生電漿之第1高頻電源；配置於上述真空容器內，用於載置試料的試料台；及對上述試料台供給高頻電力的第2高頻電源；其特徵為：上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係用於 供給時間調變的高頻電力，控制上述時間調變之參數之一，係具有2個以上之不同控制範圍，上述控制範圍之一，係用於進行高精確度控制的控制範圍。
又，本發明之電漿處理方法，係使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備：真空容器；於上述真空容器內用於產生電漿之第1高頻電源；配置於上述真空容器內，用於載置試料的試料台；及對上述試料台供給高頻電力的第2高頻電源者；其特徵為：上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係用於供給時間調變的高頻電力，藉由具有2個以上之不同控制範圍的參數對上述時間調變進行控制，上述控制範圍之一，係用於進行高精確度控制的控制範圍。
又，本發明之電漿處理方法，係對具有Poly-Si膜與SiO2膜與非晶質碳膜與SiN膜與BARC膜的試料，供給時間調變的高頻電力之同時進行電漿蝕刻者；其特徵為：重複頻率，係具有高精確度之控制為必要的第一控制範圍，及高精確度之控制為不必要的第二控制範圍；工作比，係具有高精確度之控制為必要的第三控制範圍，及高精確度之控制為不必要的第四控制範圍；上述SiN膜係於上述第一控制範圍及上述第四控制範圍進行蝕刻；上述非晶質碳膜係於上述第二控制範圍及上述第四控制範圍進行蝕刻；上述SiO2膜，係於上述第一控制範圍及上述第三控制範圍進行蝕刻；上述Poly-Si膜之一部 分，係於上述第一控制範圍及上述第三控制範圍進行蝕刻。
依據本發明，可以供給廣範圍而且高精確度控制可能的時間調變的高頻電力。
101‧‧‧真空容器
102‧‧‧噴氣板
103‧‧‧介電窗
104‧‧‧處理室
105‧‧‧氣體供給裝置
106‧‧‧真空排氣裝置
107‧‧‧導波管
108‧‧‧脈衝產生器
109‧‧‧電磁波產生用電源
110‧‧‧磁場產生線圈
111‧‧‧晶圓載置用電極
112‧‧‧晶圓
113‧‧‧匹配電路
114‧‧‧高頻偏壓電源
115‧‧‧高頻濾波器
116‧‧‧直流電源
117‧‧‧排氣用開閉閥
118‧‧‧排氣速度可變閥
120‧‧‧控制部
121‧‧‧個人電腦
122‧‧‧微電腦
123‧‧‧D/A轉換器
124‧‧‧A/D轉換器
125‧‧‧信號處理部
126‧‧‧高頻偏壓輸出部
127‧‧‧第一高頻電源
128‧‧‧第二高頻電源
129‧‧‧第一脈衝產生器
130‧‧‧第二脈衝產生器
[圖1]本發明之實施例之微波ECR電漿蝕刻裝置之縱斷面圖。
[圖2]本發明之一實施例之控制部與高頻偏壓電源之概略圖。
[圖3A]實施例1之類比信號之送信圖。
[圖3B]實施例2之類比信號之送信圖。
[圖4A]實施例1之A/D轉換器之概略圖。
[圖4B]實施例2之A/D轉換器之概略圖。
[圖5]本發明之一實施例之控制部與高頻偏壓電源之概略圖。
[圖6A]實施例1之頻道(channel)之設定例示圖。
[圖6B]實施例2之頻道之設定例示圖。
[圖7]反應產生物濃度對蝕刻處理時間依存性之表示圖。
[圖8A]實施例1之中SiO2選擇比相對於工作比之表 示圖。
[圖8B]實施例2之重複頻率與蝕刻形狀之推拔角度之依存性表示圖。
[圖8C]實施例2之時間調變的間歇性高頻偏壓電力之非導通時間與蝕刻形狀之推拔角度依存性之表示圖。
[圖9]本發明之一實施例之控制部與高頻電源之概略圖。
[圖10]本發明之一實施例之控制部與高頻偏壓電源之概略圖。
[圖11]習知類比信號設定例示圖。
[圖12]Poly-Si之蝕刻速率相對於工作比的依存性之表示圖。
[圖13]Poly-Si之蝕刻速率相對於平均高頻電力之依存性表示圖。
[圖14]實施例3之A/D轉換器之概略圖。
[圖15]本願發明之概念圖。
[圖16]實施例4之電漿處理方法之圖。
針對由電漿產生用的高頻電源與供給高頻電力至試料的高頻電源之其中至少一方高頻電源所供給的高頻電力，實施時間調變時之控制用參數，可為頻率、工作比、重複波形之高振幅期間之時間(例如導通時間)，重複波形之低振幅期間之時間(例如非導通時間)。 本發明係將上述控制用參數之其中至少一個控制範圍分割為至少2個不同區域，上述區域之1個為必要進行高精確度之控制的區域。
例如，以重複頻率與工作比作為控制用參數而針對由供給高頻電力至試料的高頻電源所供給的高頻電力實施時間調變時，係如圖15所示可以分類為大的4個區域。
區域A，係低重複頻率(例如1~100Hz之重複頻率)而且較低工作比(例如10%以下之工作比)為高的工作比之區域，區域B，係較低重複頻率為高的重複頻率而且較低工作比為高的工作比之區域。又，區域C係低重複頻率而且低工作比之區域，區域D，係較低重複頻率為高的重複頻率而且低工作比之區域。
另外，上述低重複頻率與低工作比乃要求高精確度之控制的範圍。因此，本發明在針對由電漿產生用的高頻電源或供給高頻電力至試料的高頻電源之其中至少一方高頻電源所供給的高頻電力實施時間調變時，上述高頻電力之時間調變之控制區域係由不同的複數個區域構成，上述不同複數個區域之至少一個，係區域A與區域C與區域D之其中至少一個區域。
首先，說明針對供給高頻電力至試料的高頻電源所供給的高頻電力進行時間調變，以工作比作為控制參數時，將由區域C與區域D構成之工作比區域1，及由區域A與區域B構成之工作比區域2設為控制區域之一 實施例。
[實施例1]
以下參照圖面說明實施本發明之形態。圖1係表示本發明之一實施例之使用微波的ECR電漿蝕刻裝置之概略縱斷面圖。又，同一符號表示同一之構成要素。
於上部呈開放的真空容器101之上部，設置對真空容器101內導入蝕刻氣體之噴氣板102(例如石英製)，及介電窗103(例如石英製)，藉由密封而形成處理室104。於噴氣板102係連接著流入蝕刻氣體之氣體供給裝置105。又，於真空容器101係經由排氣用開閉閥117及排氣速度可變閥118而連接著真空排氣裝置106。處理室104內係藉由設定排氣用開閉閥117為開，驅動真空排氣裝置106而被減壓，成為真空狀態。處理室104內之壓力係藉由排氣速度可變閥118被調整成為所要之壓力。蝕刻氣體，係由氣體供給裝置105經由噴氣板102導入處理室104內，經由排氣速度可變閥118藉由真空排氣裝置106進行排氣。又，和噴氣板102呈對向而於真空容器101之下部設置試料台之試料載置用電極111。
為了將電漿產生用之電力傳送至處理室104，於介電窗103之上方設置電磁波傳送用的導波管107。傳送至導波管107之電磁波係由電磁波產生用電源109振 盪。又，本實施例之效果並未特別限定電磁波之頻率，本實施例係使用2.45GHz之微波。於處理室104之外部，設置磁場形成用的磁場產生線圈110，由電磁波產生用電源109振盪產生的電磁波，係藉由和磁場產生線圈110形成的磁場之相互作用，而於處理室104內產生高密度電漿，對試料載置用電極111上所配置的試料、亦即晶圓112進行蝕刻處理。
噴氣板102、試料載置用電極111、磁場產生線圈110、排氣用開閉閥117、排氣速度可變閥118及晶圓112，係於處理室104之中心軸上呈同軸配置，蝕刻氣體之流動或電漿產生的自由基及離子，進而蝕刻產生的反應產生物係對晶圓112以同軸方式被導入，實施排氣。該同軸配置可使蝕刻速率，蝕刻形狀之晶圓面內均一性接近軸對稱，而具有提升晶圓處理均一性之效果。
試料載置用電極111之電極表面被溶射膜(未圖示)覆蓋，係經由高頻濾波器115連接於直流電源116。另外，試料載置用電極111係經由匹配電路113連接於高頻偏壓電源114。高頻偏壓電源114，係具備高頻偏壓輸出部126與脈衝產生器108(參照圖2)，可將時間調變的間歇性高頻電力或連續的高頻電力選擇性供給至試料載置用電極111。又，時間調變的間歇性高頻偏壓電力，係藉由高頻偏壓電力之施加期間(導通期間)與不施加期間(非導通期間)在單位時間內之重複次數、亦即重複頻率，及1週期(重複頻率之逆數)單位之導通期間、亦即工作比進行 控制。
對使用上述ECR蝕刻裝置的蝕刻處理進行控制的控制部120，係具備對由輸入手段(未圖示)輸入的頻率、工作比、實施蝕刻的氣體流量、處理壓力、微波電力、線圈電流等之蝕刻參數進行處理的個人電腦121，進行信號處理的微電腦122，將數位信號轉換為類比信號的數位-類比轉換器(以下稱為D/A轉換器123)(圖2)。
又，高頻偏壓電源114，係具備：將類比信號轉換為數位信號的類比-數位轉換器(以下稱為A/D轉換器124)，對由微電腦122送信的信號與由A/D轉換器124送信的信號進行處理的信號處理部125，用於產生信號處理部125所指示的重複頻率與工作比之脈衝波形的脈衝產生器108，及將信號處理部所指示的高頻偏壓予以輸出的高頻偏壓輸出部126(參照圖2)。
以下參照圖2說明將經由高頻偏壓電源114實施時間調變的間歇性高頻電力，供給至試料載置用電極時之控制部120之機能。
經由輸入手段(未圖示)被輸入至個人電腦121的重複頻率與工作比，係作為數位信號而於微電腦122進行處理，係經由D/A轉換器123被轉換為類比信號而送信至高頻偏壓電源114。高頻偏壓電源114受信的類比信號，係於A/D轉換器124被轉換為數位信號，於信號處理部125進行處理，而由高頻偏壓輸出部126與脈衝產生器108分別輸出高頻偏壓電力與脈衝波形。輸出的脈衝波形 係被重疊於輸出的高頻偏壓電力，而使時間調變的間歇性高頻電力由高頻偏壓電源114供給至試料載置用電極111。
接著，針對高頻偏壓電源114之工作比在0~100%之範圍依據每0.5%之設定予以使用，特別是將0~10%之工作比之區域設為高分解能進行控制之情況。
將0~10%之工作比之區域設為頻道1，10.5~100%之工作比之區域設為頻道2。又，使用12位元之D/A轉換器123及A/D轉換器124，將類比信號之電壓值設為±10V之範圍。又，類比信號設為±10V之範圍時，類比信號一般係使用0~10V。類比電壓值之範圍可設為任意之範圍，本實施例係使用一般所使用的0~10V。
例如於個人電腦121被輸入2%之工作比，則如圖3A所示，由微電腦122經由D/A轉換器123而使頻道1與頻道2之信號兩方錯開時間而週期性被送信至A/D轉換器124。信號處理部125，係對應於由微電腦122送出的用於選擇頻道1之頻道切換信號，藉由使信號受信同步於時序A(頻道1)，而由A/D轉換器124送信的頻道1與頻道2之信號來選擇頻道1之信號。
選擇頻道1之信號的信號處理部125，係由脈衝產生器108產生2%之工作比之脈衝波形，而由高頻偏壓電源114將2%之工作比的時間調變後的間歇性高頻電力予以輸出。
又，信號處理部125之頻道選擇之其他方 法，係如圖4A所示，於A/D轉換器124具有複數個輸出入端子(以下稱為埠)時，係藉由頻道切換信號來判斷選擇哪一頻道，亦可為採用特定埠之信號之方法。例如2%之工作比時，以選擇埠1的方式使信號處理部125進行判斷即可(圖4A)。
又，僅將使用的頻道由微電腦122經由D/A轉換器123傳送至A/D轉換器124亦可。例如設定2%之工作比時，係僅傳送頻道1之信號，不傳送頻道2之信號。A/D轉換器124為圖4A所示構成時，藉由信號處理部125進行埠之受信信號之有無之判定，在埠1有信號，埠2無信號之狀態時，信號處理部125可以選擇埠1，亦即頻道1。此時，無須頻道切換信號，因此可為圖5之構成。
但是，蝕刻處理有可能於複數步驟進行連續處理，於各步驟間使用不同工作比之區域(不同頻道)時，在使送信之時序錯開之狀態下經常以週期性，針對不同頻道之信號進行送信之狀態下，和不使用切換信號的方法比較時，藉由切換信號來選擇頻道的方法(圖4A)係可以更快速進行頻道之變更，因此適用圖4A所示頻道選擇方法。
接著，說明本實施例之頻道1與頻道2之工作比及分解能。
通常，藉由D/A轉換器123及A/D轉換器124之處理能力與工作比之區域之範圍，來決定工作比之 分解能。12位元之D/A轉換器123及A/D轉換器124時，可以處理4096位數之信號。位數係指2進數之位數。此時，類比信號於±10V之範圍可對應於4096種類之信號值。本實施例中類比信號設為0~10V，可處理2048種類之信號值。
本實施例中，頻道1之工作比之使用範圍係在0~10%內依據每0.5%之設定，因此，約為0.01%之分解能。又，頻道2之工作比之使用範圍為10.5~100%，因此，約0.09%之分解能。又，類比信號之使用範圍為10V，可處理2048位數之信號，因此1位數相當於約4.9mV。亦即，類比信號約4.9mV，在頻道1時係表示約0.01%之工作比，頻道2時係表示約0.09%之工作比。因此，類比信號產生4.9mV之誤差時，頻道1產生約0.01%之誤差，頻道2產生約0.09%之誤差。
例如工作比為2%(頻道1)，重複頻率為10Hz時，導通時間成為2.0ms。類比信號產生約0.05%(5mV)之雜訊時，工作比產生約0.01%以上之誤差。工作比為2.01%，重複頻率為10Hz時，導通時間成為2.01ms，誤差為些許之0.01ms。
又，工作比為90%(頻道2)，重複頻率為10Hz時，導通時間成為9.0ms。雜訊造成類比信號產生約0.09%(5mV)之雜訊時，會被視為約90.09%之信號處理，但是導通時間為9.09ms，誤差為0.09ms，僅有0.09ms之誤差。
因此，如上述說明，本實施例係藉由將工作比之使用區域範圍，分割為要求分解能之精確度的工作比之區域，及不要求分解能之精確度的工作比之區域，而於工作比之高範圍之使用區域，可對工作比進行高精確度控制。
又，本實施例中將工作比之設定單位設為0.5%，因此，選擇頻道1之工作比之區域時，0.5%約可分配102位數，亦即約500mV，可以排除雜訊等誤差。
又，頻道1之分解能為0.01%，因此，頻道1之工作比之設定單位可設為0.5%以下予以控制。又，本實施例係將工作比之使用區域分割為2個之例，但亦可分割為2個以上。分割數越多越能提升各使用區域之分解能。
又，本實施例係將類比電壓值設為0~10V之使用範圍，但任意之使用範圍其之分解能提升效果亦同等，類比電壓值之使用範圍在任意之電壓範圍內亦可適用於本發明，可獲得和本發明同樣之效果。
又，本實施例係將工作比之使用區域分割為2個之例，但如圖6A所示，藉由組合2個以上之不同工作比區域，而擴大工作比之使用區域亦可。如上述說明，藉由組合不同工作比之區域，可以擴大工作比之使用區域，可提升個別之工作比區域之控制精確度。
又，時間調變的間歇性高頻偏壓電力之導通時間短時，高頻偏壓電力之匹配困難之問題存在。導通時 間係由工作比與重複頻率來規定，但重複頻率為2000Hz之高頻時，工作比較小則導通時間變為太短，對匹配性能有影響，導致高頻偏壓電力無法施加於試料載置用電極111。
因此，使用頻道1之工作比區域之工作比時，較好是使用重複頻率大致為200Hz以下左右者。又，為了抑制導通時間太短對匹配之影響，而將可以良好動作之導通時間之最小值事先設定，而具有針對是否影響匹配或導通時間進行判定之機能。
接著針對使用本實施例之微波ECR電漿蝕刻裝置，對晶圓112進行蝕刻處理的電漿處理方法加以說明。又，針對時間調變的間些性高頻偏壓之工作比之使用範圍被分割為2個工作比之區域，由頻道1(0~10%)與頻道2(10.5~100%)之2個工作比之區域構成時之電漿處理方法加以說明。
時間調變的間歇性高頻偏壓係用於控制反應產生物濃度，用於控制蝕刻性能，但是在非導通時間與反應產生物之滯留時間成為同等左右時可獲得特別大的效果。於時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間之期間係進行蝕刻，繼續產生反應產生物。時間調變的間歇性高頻偏壓設為非導通時，不進行蝕刻，反應產生物被實施排氣。一般的電漿蝕刻裝置時，處理壓力為0.1Pa~10Pa時反應產生物之滯留時間為10ms~1000ms。
作為一例而說明反應產生物之滯留時間為 80ms之情況。於連續高頻偏壓反應產生物濃度係由蝕刻開始時呈遞增。反應產生物之滯留時間設為80ms，時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間設為10ms，非導通時間設為10ms時之反應產生物濃度之蝕刻處理時間依存性，係如圖7(a)所示。非導通時間比起反應產生物之滯留時間短時，反應產生物會殘留，因此反應產生物濃度隨時間之經過而增加。反應產生物之滯留時間設為80ms，時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間設為10ms，非導通時間設為80ms，反應產生物之滯留時間與非導通時間設為相等時之反應產生物濃度之蝕刻處理時間依存性，係如圖7(b)所示。
導通時間內產生的反應產生物係於非導通時間被排氣，不會殘留，因此可以作成反應產生物濃度低的狀態。針對導通時間產生的反應產生物，藉由設定極長的非導通時間，可使反應產生物濃度下降。工作比係導通時間與非導通時間之比，非導通時間之增長意味著工作比之下降。藉由降低工作比可以抑制反應產生物之影響。
接著，圖8A係表示重複頻率固定於10Hz，將Ar氣體與SF6氣體與O2氣體予以混合，對鎢之線圖案進行蝕刻時，硬質遮罩之SiO2膜相對於工作比之選擇比依存性。
工作比高於10%時選擇比之變化緩慢，但工作比在10%以下時，選擇比急速上升。此可考慮為，工作比低時導通時間變短非導通時間變長，反應產生物濃度減 少。藉由SF6氣體進行鎢蝕刻時之反應產生物大致為WFx(x=1~6)等，但彼等反應產生物再度解離，而產生F(氟)，附著於SiO2膜，反應成為SiF4等，對SiO2進行蝕刻，而降低SiO2選擇比。
為了選擇比之高精確度之控制，必須高精確度控制成為10%以下之工作比。因此，如圖8A所示藉由將工作比之頻道分割為10%以下與高於10%之2個區域，可以兼顧廣範圍之控制與高精確度之控制。
又，說明上述以外之電漿處理方法。藉由對時間調變的間歇性高頻偏壓實施高精確度控制，可對蝕刻性能進行高精確度控制。蝕刻性能會伴隨腔室之隨時間變化而變化。
例如蝕刻速率隨著處理片數增加而降低時，處理時間之設定值為同一之情況下，結果總蝕刻量會變少，有可能發生不良。因此，反之隨著處理片數增加藉由上升蝕刻速率，可以將總蝕刻量保持於一定。藉由對時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間，非導通時間，頻率，工作比等進行高精確度控制，可以對應於時間變化而進行蝕刻性能之控制。
圖13係表示Poly-Si之蝕刻速率與平均高頻電力之關係。藉由變化平均高頻電力，則在比起20nm/min小的些微之蝕刻速率之下亦可進行控制。圖13係由圖12所示工作比與高頻電力值換算成為平均高頻電力者。
如圖13所示，變化工作比可以控制平均高頻電力。因此，藉由進行工作比之高精確度控制，可以進行蝕刻速率之高精確度控制，可以跟隨著時間變化而實現適合的蝕刻性能控制。
又，上述電漿處理方法，係將時間調變的間歇性高頻偏壓之工作比之使用頻率範圍分割為2個區域之例，但工作比之使用區域分割為2個以上時，亦可獲得和上述電漿處理方法同樣效果。
又，工作比或重複頻率，導通時間，非導通時間之使用區域由2個以上之不同區域之組合構成時，亦可獲得和上述電漿處理方法同樣之效果。
本發明，係具備上述構成，藉由廣範圍之工作比範圍內進行高精確度控制的工作比，可將時間調變的間歇性高頻偏壓電力供給至載置用電極，因此於各種蝕刻工程，可實現高精確度之蝕刻加工。
又，本實施例中，工作比之複數頻道之切換係使用頻道切換信號，但亦可為使用複數個高頻偏壓電源的方法。例如圖9所示，將工作比之頻道分割為2個時，設置2個可以分別輸出不同控制範圍之工作比之時間調變的間歇性高頻偏壓電力的高頻電源，藉由高頻電源選擇信號進行第一高頻電源127與第二高頻電源128之切換，而可以在廣範圍之工作比內將實施高精確度控制的工作比之時間調變的間歇性高頻偏壓電力供給至載置用電極。
又，如圖10所示，可取代上述複數個高頻電源，而於高頻偏壓電源設置分別產生不同控制範圍之工作比之脈衝波形的複數個脈衝產生器(第一脈衝產生器129，第二脈衝產生器130等)。
接著，針對由供給高頻電力至試料的高頻電源所供給的高頻電力實施時間調變，以重複頻率作為控制參數時，以區域A與區域C構成之重複頻率區域1，及區域B與區域D構成之重複頻率區域2作為控制區域的一實施例。
[實施例2]
以下參照圖面說明本發明實施之形態。圖1係表示本發明之一實施例之使用微波的ECR電漿蝕刻裝置之概略縱斷面圖。又，同一符號係表示同一之構成要素。
於上部呈開放的真空容器101之上部，設置對真空容器101內導入蝕刻氣體之噴氣板102(例如石英製)，及介電窗103(例如石英製)，藉由密封而形成處理室104。於噴氣板102係連接著流入蝕刻氣體之氣體供給裝置105。又，於真空容器101係經由排氣用開閉閥117及排氣速度可變閥118而連接著真空排氣裝置106。處理室104內係藉由設定排氣用開閉閥117為開，驅動真空排氣裝置106而被減壓，成為真空狀態。
處理室104內之壓力係藉由排氣速度可變閥118被調整成為所要之壓力。蝕刻氣體，係由氣體供給裝 置105經由噴氣板102導入處理室104內，經由排氣速度可變閥118藉由真空排氣裝置106進行排氣。又，和噴氣板102呈對向而於真空容器101之下部設置試料台之試料載置用電極111。
為了將電漿產生用之電力傳送至處理室104，於介電窗103之上方設置電磁波傳送用的導波管107。傳送至導波管107之電磁波係由電磁波產生用電源109振盪。又，本實施例之效果並未特別限定電磁波之頻率，本實施例係使用2.45GHz之微波。於處理室104之外部，設置磁場形成用的磁場產生線圈110，由電磁波產生用電源109振盪產生的電磁波，係藉由和磁場產生線圈110形成的磁場之相互作用，而於處理室104內產生高密度電漿，對試料載置用電極111上所配置的試料、亦即晶圓112進行蝕刻處理。
噴氣板102、試料載置用電極111、磁場產生線圈110、排氣用開閉閥117、排氣速度可變閥118及晶圓112，係於處理室104之中心軸上呈同軸配置，蝕刻氣體之流動或電漿產生的自由基及離子，進而蝕刻產生的反應產生物係對晶圓112以同軸方式被導入，實施排氣。該同軸配置可使蝕刻速率，蝕刻形狀之晶圓面內均一性接近軸對稱，而具有提升晶圓處理均一性之效果。
試料載置用電極111之電極表面被溶射膜(未圖示)覆蓋，係經由高頻濾波器115連接於直流電源116。另外，試料載置用電極111係經由匹配電路113連接於高 頻偏壓電源114。高頻偏壓電源114，係具備高頻偏壓輸出部126與脈衝產生器108(參照圖2)，可將時間調變的間歇性高頻電力或連續的高頻電力選擇性供給至試料載置用電極111。
又，時間調變的間歇性高頻偏壓電力，係藉由高頻偏壓電力之施加期間(導通期間)與不施加期間(非導通期間)在單位時間內之重複次數、亦即重複頻率，及1週期(重複頻率之逆數)單位之導通期間、亦即工作比進行控制。
對使用上述ECR蝕刻裝置的蝕刻處理進行控制的控制部120，係具備對由輸入手段(未圖示)輸入的頻率、工作比、實施蝕刻的氣體流量、處理壓力、微波電力、線圈電流等之蝕刻參數進行處理的個人電腦121，進行信號處理的微電腦122，將數位信號轉換為類比信號的數位-類比轉換器(以下稱為D/A轉換器123)(圖2)。
又，高頻偏壓電源114，係具備：將類比信號轉換為數位信號的類比-數位轉換器(以下稱為A/D轉換器124)，對由微電腦122送信的信號與由A/D轉換器124送信的信號進行處理的信號處理部125，用於產生信號處理部125所指示的重複頻率與工作比之脈衝波形的脈衝產生器108，及將信號處理部所指示的高頻偏壓予以輸出的高頻偏壓輸出部126(參照圖2)。
以下參照圖2說明將經由高頻偏壓電源114實施時間調變的間歇性高頻電力，供給至試料載置用電極 時之控制部120之機能。
經由輸入手段(未圖示)被輸入至個人電腦121的重複頻率與工作比，係作為數位信號而於微電腦122進行處理，係經由D/A轉換器123被轉換為類比信號而送信至高頻偏壓電源114。
高頻偏壓電源114受信的類比信號，係於A/D轉換器124被轉換為數位信號，於信號處理部125進行處理，而由高頻偏壓輸出部126與脈衝產生器108分別輸出高頻偏壓電力與脈衝波形。輸出的脈衝波形係被重疊於輸出的高頻偏壓電力，而使時間調變的間歇性高頻電力由高頻偏壓電源114供給至試料載置用電極111。
接著，說明高頻偏壓電源114之重複頻率係於1~2000Hz之範圍依據1Hz單位予以使用，特別是1~119Hz之頻帶設為高分解能控制之情況。
將1~119Hz之頻帶設為頻道1，120~2000Hz之頻帶設為頻道2。又，使用12位元之D/A轉換器123及A/D轉換器124，類比信號之電壓值設為±10V之範圍。又，類比信號為±10V之範圍時，類比信號一般係使用0~10V。
例如於個人電腦121被輸入60Hz之重複頻率，如圖3B所示由微電腦122經由D/A轉換器123使頻道1與頻道2之信號兩方錯開時間而以週期性傳送至A/D轉換器124。
信號處理部125，係對應於由微電腦122送出 的用於選擇頻道1之頻道切換信號，藉由使信號受信同步於時序A(頻道1)，而由A/D轉換器124送信的頻道1與頻道2之信號來選擇頻道1之信號。選擇頻道1之信號的信號處理部125，係由脈衝產生器108產生60Hz之脈衝波形，將60Hz之重複頻率之實施時間調變後的間歇性高頻電力輸出至高頻偏壓電源114。
又，信號處理部125之頻道選擇之其他方法，係如圖4B所示，於A/D轉換器124具有複數個輸出入端子(以下稱為埠)時，係藉由頻道切換信號來判斷選擇哪一頻道，亦可為採用特定埠之信號之方法。例如60Hz之重複頻率時，以選擇埠1的方式使信號處理部125進行判斷即可(圖4B)。
又，僅將使用的頻道由微電腦122經由D/A轉換器123傳送至A/D轉換器124亦可。例如設定10Hz之重複頻率時，係僅傳送頻道1之信號，不傳送頻道2之信號。A/D轉換器124為圖4B所示構成時，藉由信號處理部125進行埠之受信信號之有無之判定，在埠1有信號，埠2無信號之狀態時，信號處理部125可以選擇埠1，亦即頻道1。此時，無須頻道切換信號，因此可為圖5之構成。
但是，蝕刻處理有可能於複數步驟進行連續處理，於各步驟間使用不同頻帶之頻率(不同頻道)時，在使送信之時序錯開之狀態下經常以週期性，針對不同 頻道之信號進行送信之狀態下，和不使用切換信號的方法比較時，藉由切換信號來選擇頻道的方法(圖4B)係可以更快速進行頻道之變更，因此適用圖4B所示頻道選擇方法。
接著，說明本實施例之頻道1與頻道2之頻率分解能。
通常，藉由D/A轉換器123及A/D轉換器124之處理能力與頻帶之範圍，來決定頻率分解能。12位元之D/A轉換器123及A/D轉換器124時，可處理4096位數之信號。位數係指2進數之位數。此時，類比信號於±10V之範圍可處理4096種類之信號值。類比信號一般係使用0~10V，可處理2048種類之信號之值。本實施例中，頻道1之重複頻率之使用範圍為1~119Hz，因此，成為約0.058Hz之分解能。又，頻道2之重複頻率之使用範圍為120~2000Hz，因此，成為約0.92Hz之分解能。
又，類比信號之使用範圍為10V可處理2048位數之信號，因此1位數相當於約4.9mV。亦即，類比信號為約4.9mV，頻道1時，係表示約0.058Hz之重複頻率，頻道2時，係表示約0.92Hz之重複頻率。因此，類比信號產生4.9mV之誤差時，頻道1時係產生約0.058Hz之誤差，頻道2時係產生約0.92Hz之誤差。
例如重複頻率為10Hz(頻道1)工作比設為10%時，非導通時間成為90ms。類比信號產生約 0.05%(5mV)之雜訊時，於重複頻率產生約0.058Hz以上之誤差。重複頻率為10.058Hz工作比設為10%時，非導通時間成為89.5ms，誤差為些許的0.56%。又，重複頻率為1000Hz(頻道2)工作比設為10%時，非導通時間成為0.9ms。雜訊而使類比信號產生約0.05%(5mV)之雜訊時，係被視為約1001Hz之信號處理，但因為非導通時間為0.899ms誤差成為0.001 ms，僅有0.1%之誤差。
因此，如上述說明，本實施例係將重複頻率之使用頻率範圍分割為要求分解能之精確度的頻帶，及不太要求分解能之精確度的頻帶，如此則，可於重複頻率之廣範圍之頻帶，對重複頻率進行高精確度控制。
又，本實施例之重複頻率之設定單位係為1Hz，因此選擇頻道1之頻帶時，1Hz約可分配20位數，可排除雜訊等引起之誤差。
又，頻道1之分解能為0.058Hz，因此，頻道1之重複周波之設定單位可設為1Hz以下加以控制。
又，本實施例係將重複頻率之頻帶分割為2個之例，但亦可分割為2個以上。分割數越增加，各頻帶之分解能越能提升。
又，本實施例係將重複頻率之頻帶分割為2個之例，但如圖6B所示，藉由組合2個以上之不同頻帶，來擴大重複頻率之使用頻率範圍亦可。如此則，藉由組合不同頻帶，擴大重複頻率之使用頻率範圍，可以提升個別之頻帶之精確度。
另外，本實施例係將類比電壓值設為0~10V之使用範圍，但任意之使用範圍亦具有同等的分解能提升效果，本發明適用於類比電壓值之使用範圍設為任意之電壓範圍者，可獲得和本發明同樣的效果。
又，時間調變的間歇性高頻偏壓電力之導通時間短時，高頻偏壓電力之匹配困難之問題存在。導通時間係由工作比與重複頻率來規定，但工作比設為20%以下之低工作比時，頻道2之高頻帶之重複頻率之導通時間太短，而由無法將高頻偏壓電力施加於試料載置用電極111時。因此，使用頻道2之頻帶之重複頻率時，工作比較好是設為20%以上予以使用。
接著針對使用本實施例之微波ECR電漿蝕刻裝置，對晶圓112進行蝕刻處理的電漿處理方法加以說明。
又，針對時間調變的間歇性高頻偏壓之重複頻率之使用頻率範圍被分割為2個頻帶，由頻道1(1~119Hz)與頻道2(120~2000Hz)之2個頻帶構成時之電漿處理方法加以說明。
時間調變的間歇性高頻偏壓係用於控制反應產生物濃度，用於控制蝕刻性能，但是在非導通時間與反應產生物之滯留時間成為同等左右時可獲得特別大的效果。於時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間之期間係進行蝕刻，繼續產生反應產生物。時間調變的間歇性高頻偏壓設為非導通時，不進行蝕刻，反應產生物被實施排氣。 一般的電漿蝕刻裝置時，處理壓力為0.1Pa~10Pa時反應產生物之滯留時間為10ms~1000ms。
作為一例而說明反應產生物之滯留時間為80ms之情況。於連續高頻偏壓反應產生物濃度係由蝕刻開始時呈遞增。反應產生物之滯留時間設為80ms，時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間設為10ms，非導通時間設為10ms時之反應產生物濃度之蝕刻處理時間依存性，係如圖7(a)所示。非導通時間比起反應產生物之滯留時間短時，反應產生物會殘留，因此反應產生物濃度隨時間之經過而增加。
反應產生物之滯留時間設為80ms，時間調變的間歇性高頻偏壓之導通時間設為10ms，非導通時間設為80ms，反應產生物之滯留時間與非導通時間設為相等時之反應產生物濃度之蝕刻處理時間依存性，係如圖7(b)所示。導通時間內產生的反應產生物係於非導通時間被排氣，不會殘留，因此可以作成反應產生物濃度低的狀態。藉由設定非導通時間成為反應產生物之滯留時間以上，可以降低反應產生物濃度。
接著，圖8B係表示工作比固定於20%，對氮化矽膜之線進行蝕刻時，線之蝕刻形狀之推拔角度對重複頻率之依存性。重複頻率越低，蝕刻形狀越接近垂直。藉由重複頻率與工作比來規定非導通時間，由圖8B之結果可知，非導通時間越長，反應產生物濃度變為越低，反應產生物之附著變少。
圖8C係將圖8B之推拔角度對重複頻率之依存性，改寫為推拔角度對非導通時間之依存性，由圖8C可知，藉由增長非導通時間可以進行推拔角度之控制。特別是非導通時間為10~1000ms之範圍時可獲得垂直蝕刻形狀。
如上述說明，藉由設定非導通時間成為反應產生物之滯留時間以上，可減少反應產生物濃度。欲增長非導通時間時，需要降低重複頻率，而且降低工作比。例如圖7(b)係將重複頻率11.1Hz，工作比11.1%之實施時間調變的間歇性高頻偏壓電力施加於試料載置用電極111，而對晶圓112進行電漿蝕刻之例。
因此，本實施例係在可以增長非導通時間的低頻率之重複頻帶，亦可進行高精確度之頻率控制，可對反應產生物濃度進行高精確度控制。因此，蝕刻形狀可以被高精確度控制。
又，基於被蝕刻膜之種類或對象蝕刻工程、蝕刻條件等，而有需要使用高頻率之重複頻帶。但是，高頻之重複頻率時，其之導通時間及非導通時間非常短，和低頻比較大多情況下頻率分解能無須太高。
又，蝕刻工程有各種類，對應於工程而亦有無須垂直加工，而需要推拔形狀時。例如，元件分離部(Shallow Trench Isolation：STI，以下稱為STI)之蝕刻。STI蝕刻後係實施填埋，大致上需要推拔形狀。推拔形狀之加工時，具有圖8B所示蝕刻特性時，只需提高重複頻 率即可。如上述說明，欲對應於半導體製造之各種工程，較好是使用廣泛為之重複頻率。
又，上述電漿處理方法，係將時間調變的間歇性高頻偏壓之頻率之使用頻率範圍分割為2個之頻帶之例，但重複頻率之使用頻率範圍分割為2個以上時，亦可獲得和上述電漿處理方法同樣效果。
又，頻率之使用頻率範圍由2個以上之不同頻帶之組合構成時，亦可獲得和上述電漿處理方法同樣效果。
本發明係具備上述構成，因此可將在廣範圍之頻帶實施高精確度控制的重複頻率之經由時間調變後的間歇性高頻偏壓電力，供給至載置用電極，因此於各種之蝕刻工程，可實現高精確度之蝕刻加工。
又，上述實施例中，重複頻率之頻帶之複數個頻道之切換係使用頻道切換信號，但亦可為使用複數個高頻偏壓電源的方法。例如圖9所示，2個頻道時，設置2個高頻電源，其可以分別輸出不同頻帶的重複頻率之實施時間調變後的間歇性高頻偏壓電力，藉由高頻電源選擇信號進行第一高頻電源127與第二高頻電源128之切換，而可以將在廣範圍之頻帶內實施高精確度控制的重複頻率之時間調變的間歇性高頻偏壓電力供給至載置用電極。
又，如圖10所示，可取代上述複數個高頻電源，而於高頻偏壓電源設置分別產生不同頻帶之重複頻率之脈衝波形的複數個脈衝產生器(第一脈衝產生器129，第 二脈衝產生器130等)。
接著，說明於重複頻率之廣範圍之頻帶，對重複頻率進行高精確度控制，而和實施例2不同的實施例。
[實施例3]
於圖8B，較小的重複頻率會有較大推拔角度之變化，較大的重複頻率有較小的推拔角度變化。此情況下，1~10Hz為止係設為1Hz單位，10~100Hz為止係設為10Hz單位，100~1000Hz為止係設為100Hz單位，而針對可設定之數值加以限定，可以提升精確度。依據該方法，可設定頻率之數越多精確度越下降，而且設定之自由度變少。
因此，開發使用基本頻率的方法。以下說明該實施例。於圖5所示構成，於控制終端122之個人電腦121係被輸入重複頻率。該重複頻率於個人電腦121內係依據基本頻率之N倍值予以計算，而傳送至微電腦122。於本實施例係將基本頻率設為0~100Hz，依據1Hz單位進行設定。本實施例中N倍值係設為1，10，100。
如上述說明，本實施例之12位元之D/A轉換器123及A/D轉換器124時，可處理4096位數之信號。本實施例中類比信號係設為0~10V，可處理2048種類之信號之值。基本頻率於0~100Hz可依據1Hz單位予以設定時，1位數單位之基本頻率成為約0.05，對應於每一個 基本頻率之設定需要分配20位數。
1位數為4.9mV，因此基本頻率設為1Hz單位時，係被分配98mV。N倍值為1，10，100之3種類，只要分割為3個即可，關於類比電壓及分配位數均具有極高的分解能。採取將基本頻率與N倍值之積設為重複頻率的方式，因此本實施例中重複頻率可對應於0~10000Hz。
於0~100Hz間之設定係依據1Hz單位，110~1000Hz間之設定係依據10Hz單位，1100~10000Hz間之設定係依據100Hz單位。如上述說明，頻率高時，蝕刻性能之特性對於重複頻率之感度低，越是成為高的重複頻率時，即使增大設定間距其影響亦少。又，本實施例之分解能，在0~100Hz間為0.05Hz，在110~1000間為0.5Hz，在1100~10000Hz間為5Hz，比起設定間距為極小者，因此類比信號受雜訊影響之可能性少。
例如於0~100Hz間，依據1Hz之設定間距，對1Hz分配給20位數，因此成為1Hz被分配98mV。亦即，雜訊不致於產生98mV以上變動時，不會產生1Hz之誤差。習知方式重複頻率對應於0~10000Hz時，1位數係成為4.9Hz，雜訊為4.9mV而產生4.9Hz之變動。藉由本實施例之手法，可以大幅減輕雜訊之影響。以下說明設定之具體例。
以下說明輸入1000Hz之重複頻率之情況。對圖5之個人電腦121輸入1000Hz時，基本頻率為100Hz，N倍值成為10。設定1000Hz時，亦有以基本頻 率設為10Hz，N倍值設為100之方法，但以基本頻率為優先。N倍值係針對設定值之間距或設定範圍藉由條件或硬體而可以進行設定變更，為了軟體程式之簡潔，較好是以基本頻率為優先。
又，N倍值只有1為必要時，無須使用該信號線，可達成硬體之簡素化，此時可以無須變更軟體來對應，因此基本頻率優先亦能提高軟體之汎用性。
個人電腦121內進行計算的基本頻率與N倍值係經由D/A轉換器123，如圖14所示被輸入至高頻電源114內之A/D轉換器124。於高頻電源114內之信號處理部對基本頻率與N倍值進行乘算，而決定頻率。
又，N倍值亦使用作為圖2或圖10所示頻道切換信號。基本頻率設為0~100Hz，N倍值設為1、100時，於頻道1將N倍值設為1，於頻道2將N倍值設為100，則於信號處理部125可由基本頻率與N倍值來計算重複頻率。又，N倍值之設定數亦可為複數個。
如上述說明，N倍值設為1、100之2個時，頻道切換信號成為2種類，信號之導通狀態可將其之N倍值設為1，非導通狀態則將N倍值設為100。此時，並非以類比信號，而是可以數位信號進行處理，N倍值相關的分解能可以大幅改善。
本實施例係為提升重複頻率之分解能而進行者，但同樣的手段亦可適用於工作比或導通時間、非導通時間，亦可以提升工作比或導通時間、非導通時間之分解 能。又，本實施例之基本頻率或N倍值可以為非整數。以下說明使用本發明之電漿處理裝置對多層膜進行電漿蝕刻的電漿處理方法。
[實施例4]
以下，參照圖16說明本實施例。對試料如下進行電漿蝕刻，該試料係如圖16所示具有由下起依序積層有Poly-Si膜、SiO2膜、非晶質碳膜、SiN膜、及BARC膜的多層膜，及配置於上述多層膜之上，事先被實施圖案化的阻劑遮罩。
首先，藉由連續的高頻偏壓電力(Continious Wave Radio Frequency Bias Power：以下稱為CW)進行BARC膜之蝕刻，藉由使用區域A的實施時間調變的高頻偏壓電力對SiN膜進行蝕刻。
接著，藉由使用區域B、區域C的實施時間調變的高頻偏壓電力分別對非晶質碳膜與SiO2膜進行蝕刻。最後，藉由CW對Poly-Si膜進行蝕刻，接著，藉由依序使用區域D、區域C的實施時間調變的高頻偏壓電力進行蝕刻。
又，如圖15所示，區域A係設為低重複頻率(例如1~100Hz之重複頻率)而且較低工作比(例如10%以下之工作比)高的工作比之區域，區域B係設為較低重複頻率為高的重複頻率、而且較低工作比為高的工作比之區域。又，區域C係設為低重複頻率而且低工作比之區域， 區域D係設為較低重複頻率為高的重複頻率而且低工作比之區域。
藉由進行上述說明之電漿處理，可以對試料進行高精確度之蝕刻而成為所要之形狀，該試料係具有由下起依序積層有Poly-Si膜、SiO2膜、非晶質碳膜、SiN膜、及BARC膜的多層膜，及配置於上述多層膜之上，事先被實施圖案化的阻劑遮罩者。
以上，於實施例1~實施例4係說明使用工作比及重複頻率作為控制參數，但實施例1~實施例4之本發明亦適用於導通時間與非導通時間。其理由為可使用導通時間與非導通時間求出工作比與頻率。
例如對導通時間進行控制而實施高頻電力之時間調變時，係和工作比時同樣，將控制區域至少分割為2個，將1.0ms以下之導通時間設為頻道1，較1.0ms長的導通時間設為頻道2，而進行高精確度之控制。又，和導通時間同樣，非導通時間亦藉由將控制區域分割為複數個區域而可以進行高精確度之控制。
又，上述實施例1~實施例4之高頻偏壓電源之構成，亦適用於電漿產生用的高頻電源。因此，本發明係由電漿產生用的高頻電源或高頻偏壓電源之其中至少一個電源，針對廣範圍之重複頻帶可以進行高精確度控制的實施時間調變的高頻電力，進行供給的電漿處理裝置。
又，於上述實施例1~實施例4說明之一實施例為微波ECR電漿，但本發明亦適用於容量耦合型電漿 或感應耦合型電漿等之其他電漿產生方式中的電漿處理裝置，亦可獲得和實施例1~實施例4同樣之效果。

Claims (9)

  1. 一種電漿處理裝置，係具備：真空容器；於上述真空容器內用於產生電漿之第1高頻電源；配置於上述真空容器內，用於載置試料的試料台；及對上述試料台供給高頻電力的第2高頻電源；其特徵為：上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係用於供給時間調變的高頻電力，控制上述時間調變之參數之一，係具有2個以上之不同控制範圍，上述控制範圍之一，係用於進行高精確度控制的控制範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中上述參數，係工作比、重複頻率、導通時間或非導通時間之其中至少1個。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係具備A/D轉換器與脈衝產生器，上述A/D轉換器，係依據分別不同的時序進行上述2個以上之不同控制範圍之受信，上述脈衝產生器，係由上述A/D轉換器所受信的上述2個以上之不同控制範圍之各個，而產生在藉由控制範圍切換信號所選擇的控制範圍內被實施控制的脈衝。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係上述第2高頻電源。
  5. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中 上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係具備和上述2個以上之不同控制範圍之數為同數的高頻電源。
  6. 一種電漿處理方法，係使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備：真空容器；於上述真空容器內用於產生電漿之第1高頻電源；配置於上述真空容器內，用於載置試料的試料台；及對上述試料台供給高頻電力的第2高頻電源者；其特徵為：上述第1高頻電源或上述第2高頻電源之其中至少1個，係用於供給時間調變的高頻電力，藉由具有2個以上之不同控制範圍的參數對上述時間調變進行控制，上述控制範圍之一，係用於進行高精確度控制的控制範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理方法，其中未施加上述時間調變的高頻電力之期間為10~1000ms。
  8. 如申請專利範圍第6項之電漿處理方法，其中未施加上述時間調變的高頻電力之期間為反應產生物之滯留時間以上。
  9. 一種電漿處理方法，係對具有Poly-Si膜與SiO2膜與非晶質碳膜與SiN膜與BARC膜的試料，供給時間調變的高頻電力之同時進行電漿蝕刻者；其特徵為：重複頻率，係具有高精確度之控制為必要的第一控制範圍，及高精確度之控制為不必要的第二控制範圍； 工作比，係具有高精確度之控制為必要的第三控制範圍，及高精確度之控制為不必要的第四控制範圍；上述SiN膜係於上述第一控制範圍及上述第四控制範圍進行蝕刻；上述非晶質碳膜係於上述第二控制範圍及上述第四控制範圍進行蝕刻；上述SiO2膜，係於上述第一控制範圍及上述第三控制範圍進行蝕刻；上述Poly-Si膜之一部分，係於上述第一控制範圍及上述第三控制範圍進行蝕刻。
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