WO2022210043A1 - エッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents

エッチング方法及びエッチング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022210043A1
WO2022210043A1 PCT/JP2022/012748 JP2022012748W WO2022210043A1 WO 2022210043 A1 WO2022210043 A1 WO 2022210043A1 JP 2022012748 W JP2022012748 W JP 2022012748W WO 2022210043 A1 WO2022210043 A1 WO 2022210043A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
gas
period
etching method
substrate support
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/012748
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幕樹 戸村
信志 福井
嘉英 木原
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to CN202280021687.XA priority Critical patent/CN116997997A/zh
Priority to KR1020237036102A priority patent/KR20230161474A/ko
Priority to JP2023510986A priority patent/JPWO2022210043A1/ja
Publication of WO2022210043A1 publication Critical patent/WO2022210043A1/ja
Priority to US18/368,110 priority patent/US20240006152A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H01L21/31122—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching of layers not containing Si, e.g. PZT, Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018—Glow discharge
    • H01J37/32027—DC powered

Definitions

  • the present disclosure relates to an etching method and an etching apparatus.
  • Patent Document 1 a patterned photoresist mask, an underlying intermediate mask layer, an underlying functional organic mask layer, and an underlying etching layer are disclosed. A method is disclosed for controlling the critical dimension (CD) of the etched features in the etched layer in the stack.
  • CD critical dimension
  • the technique according to the present disclosure appropriately forms high-aspect-ratio holes in an organic material layer that serves as a mask for forming a pattern in an etching target layer.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate etching method performed using a substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus includes a processing chamber that forms a processing space for the substrate, and is provided inside the processing chamber, a substrate support that holds the substrate; and a power source that supplies bias power to at least the substrate support, and the etching method comprises: (a) an underlying layer; (b) generating a plasma within the processing chamber; and (c) applying and removing bias power to the substrate support. and repeating periodically, wherein in the step (c), the OFF time during which the bias power is not supplied is set to 10 milliseconds or more in the period.
  • the “duty ratio” is the ratio (on duty) of the ON time (time to supply high frequency power) per cycle (ON time + OFF time) of high frequency power supplied in a pulse shape. shall say.
  • “circularity” refers to the ratio of the minimum diameter to the maximum diameter (min diameter/max diameter) in the cross-sectional shape of the hole formed in the organic material layer.
  • holes with a high aspect ratio can be appropriately formed in an organic material layer that serves as a mask for forming a pattern in a layer to be etched.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the configuration of a plasma processing system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing states of an etching target layer and an organic material layer before and after etching processing
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing deterioration of roundness and generation of bowing in an organic material layer
  • 4 is a graph showing an example of high frequency power supply to a substrate support
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of etching processing results according to the example
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of etching processing results according to the example;
  • a patterned mask layer for example, An etching process is performed using an amorphous carbon layer (ACL) as a mask. Formation of a pattern on this mask layer is generally performed in a plasma processing apparatus.
  • ACL amorphous carbon layer
  • Patent Document 1 discloses a method for etching mask layers (intermediate mask layer and functional organic layer) inside a plasma processing apparatus (etching chamber). Specifically, after an etching gas is introduced into an etching chamber in which a substrate having a mask layer formed thereon is loaded, the interior of the etching chamber is regulated by supplying high frequency waves from a radio frequency (RF) source to the electrodes. plasma is generated to sequentially and selectively etch the intermediate mask layer and the functional organic layer.
  • RF radio frequency
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an outline of the configuration of a plasma processing system.
  • the plasma processing system includes an inductively coupled (ICP) plasma processing apparatus 1 and a control unit 2.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a gas supply section 20 , a power supply 30 and an exhaust system 40 .
  • Plasma processing chamber 10 includes a dielectric window.
  • the plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support 11 , a gas inlet and an antenna 14 .
  • a substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 .
  • Antenna 14 is positioned above or above plasma processing chamber 10 (ie, above or above dielectric window 101).
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a dielectric window 101 , sidewalls 102 of the plasma processing chamber 10 and the substrate support 11 .
  • the plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space 10s.
  • the substrate support 11 includes a body portion 111 and a ring assembly 112 .
  • the body portion 111 has a central region 111 a (substrate support surface) for supporting the substrate (wafer) W and an annular region 111 b (ring support surface) for supporting the ring assembly 112 .
  • the annular region 111b of the body portion 111 surrounds the central region 111a of the body portion 111 in plan view.
  • the substrate W is placed on the central region 111a, and the ring assembly 112 is placed on the annular region 111b so as to surround the substrate W on the central region 111a.
  • the main body 111 includes a base (not shown) and an electrostatic chuck (not shown).
  • the base includes an electrically conductive member.
  • the conductive member of the base functions as a lower electrode.
  • An electrostatic chuck is arranged on the base.
  • the top surface of the electrostatic chuck has a central region 111a and an annular region 111b as described above.
  • Ring assembly 112 includes one or more annular members, at least one of which is an edge ring.
  • the substrate support 11 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck, the ring assembly 112 and the substrate W to a target temperature.
  • the temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the substrate support surface.
  • the gas introduction section is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply section 20 into the plasma processing space 10s.
  • the gas inlet includes a Center Gas Injector (CGI) 13 .
  • a central gas injector 13 is located above the substrate support 11 and is attached to a central opening formed in the dielectric window 101 .
  • the central gas injection part 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas channel 13b, and at least one gas introduction port 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas flow path 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the gas introduction port 13c.
  • the gas introduction part includes one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the side wall 102. may include
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 .
  • gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 via respective flow controllers 22 to central gas injector 13 .
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of at least one process gas.
  • Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power), such as a source RF signal and a bias RF signal, to the conductive member (lower electrode) of substrate support 11 and antenna 14 .
  • RF power source 31 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in plasma processing chamber 10 .
  • a bias RF signal to the lower electrode, a bias potential is generated in the substrate W, and ions in the formed plasma can be drawn into the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b.
  • the first RF generator 31a is coupled to the antenna 14 and generates a source RF signal (source RF power: hereinafter sometimes referred to as "high frequency power HF") for plasma generation via at least one impedance matching circuit. configured to generate
  • the source RF signal has a frequency within the range of 13 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are provided to antenna 14 .
  • the second RF generator 31b is coupled to the lower electrode via at least one impedance matching circuit, and generates a bias RF signal as bias power (bias RF power: hereinafter sometimes referred to as "high frequency power LF"). configured to generate In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. One or more bias RF signals generated are provided to the bottom electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10 in one example.
  • the DC power supply 32 includes a bias DC generator 32a.
  • the bias DC generator 32a is connected to the bottom electrode and configured to generate a bias DC signal.
  • the generated bias DC signal is applied to the bottom electrode.
  • a bias DC signal may be supplied to other electrodes, such as electrodes in an electrostatic chuck.
  • the bias DC signal may be pulsed.
  • the bias DC generator 32a may be provided in addition to the RF power supply 31, or may be provided instead of the second RF generator 31b.
  • the antenna 14 includes one or more coils.
  • antenna 14 may include an outer coil and an inner coil that are coaxially arranged.
  • the RF power supply 31 may be connected to both the outer coil and the inner coil, or may be connected to either one of the outer coil and the inner coil.
  • the same RF generator may be connected to both the outer and inner coils, or separate RF generators may be separately connected to the outer and inner coils.
  • the exhaust system 40 may be connected to a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example.
  • Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The internal pressure of the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.
  • the controller 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 .
  • the control unit 2 may include, for example, a computer 2a.
  • the computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3.
  • Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2.
  • the storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the plasma processing system has the inductively coupled plasma (ICP) plasma processing apparatus 1
  • the configuration of the plasma processing system is limited to this. is not.
  • the plasma processing system may be a Capacitively Coupled Plasma (CCP), an ECR Plasma (Electron-Cyclotron-resonance Plasma), a Helicon Wave Plasma (HWP), or a Surface Wave Plasma (HWP).
  • SWP or the like may have a processing apparatus including a plasma generation unit.
  • processing apparatus including various types of plasma generators may be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators.
  • a substrate W is provided with an etching target layer E (for example, a SiOx film), an underlying layer G (for example, a SiN film), an organic material layer M, and a mask pattern P in this order. formed from below.
  • the organic material layer M has, for example, an amorphous carbon layer (Amorphous Carbon Layer: ACL).
  • ACL amorphous Carbon Layer
  • the substrate W is loaded into the plasma processing chamber 10 and placed on the substrate support 11 . Thereafter, by supplying a DC voltage to the electrodes in the electrostatic chuck, the substrate W is electrostatically attracted to the electrostatic chuck by Coulomb force. After loading the substrate W, the inside of the plasma processing chamber 10 is depressurized to a desired degree of vacuum by the exhaust system 40 .
  • a processing gas including an etching gas for the organic material layer M is supplied from the gas supply unit 20 to the plasma processing space 10s through the central gas injection unit 13 .
  • the etching gas for the organic material layer M is, for example, at least one oxygen-containing gas selected from the group consisting of CO gas, CO2 gas, O2 gas , O3 gas, COS gas and H2O gas. good.
  • the process gas may contain a diluent gas such as Ar gas.
  • the high-frequency power HF for plasma generation is supplied to the antenna 14 by the first RF generator 31a to excite the processing gas and generate plasma.
  • the organic material layer M is etched by supplying high-frequency power LF for bias to the lower electrode from the second RF generator 31b and drawing ions into the substrate W. As shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the organic material layer M is etched to form holes H as a mask pattern in the organic material layer M. Then, as shown in FIG. Note that the hole H formed in the organic material layer M may be expressed as a "recess" in the technology of the present disclosure.
  • the bias high-frequency power LF is turned on and off at a high frequency of several hundred Hz or higher, that is, the high-frequency power LF is supplied and stopped.
  • the high-frequency power LF which is the bias power
  • the high-frequency power LF is turned on/off at a predetermined cycle during etching. It is supplied to the substrate support with pulses that are repeatedly turned off.
  • a cycle in which a first period P1 in which the high-frequency power LF is supplied (ON) to the substrate support and a second period P2 in which the supply of the high-frequency power LF is stopped (OFF) are repeated.
  • the frequency (hereinafter also referred to as "pulse frequency") that defines the is 100 Hz or less, the ratio of the time of the first period P1 to the total time of the first period P1 and the second period P2 (P1 / (P1 + P2)) is supplied to the substrate support (lower electrode).
  • the high-frequency power LF may be supplied to the substrate support (lower electrode) by High-Low control as shown in FIG. 4 instead of repeating ON/OFF pulses.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing an example of the etching treatment result according to the example.
  • ⁇ (e) As an example, the respective "roundness” and “Boeing CD value (BB Bias: MAXCD value in Hall H and The bottom CD value difference)” is shown. Further, FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an example of the etching treatment result according to the example, and (a) when the high-frequency power LF is supplied as a continuous wave as a comparative example, (b) to (d) As an example, when the high-frequency power LF is supplied as a pulse with a duty ratio of 30% to 90% and an OFF time of 50 msec (the time during which the high-frequency power LF is not supplied in the pulse wave), the respective "roundness" and "Boeing CD value" is shown.
  • FIG. 6A which is a comparative example, is the same as the comparative example shown in FIG. 5A.
  • FIGS. 6B to 6D it can be seen that the bowing of the holes H is suppressed regardless of the duty ratio of the high frequency power LF supplied to the lower electrode. Further, by comparing FIG. 5(e) and FIG. 6(b), it can be seen that when the duty ratio is changed under the same pulse frequency condition, bowing is improved as the duty ratio becomes smaller. . In other words, it is predicted that the bowing of the hole H tends to improve as the duty ratio of the high-frequency power LF decreases. On the other hand, as shown in FIGS. 6B to 6D, when the OFF time is fixed (50 msec in the example of FIG. 6) and the duty ratio of the high frequency power LF is increased, the ON/OFF of the high frequency power LF It can be seen that the roundness tends to improve because the pulse frequency, which is the period of , becomes smaller.
  • the circularity of the bottom of the hole H can be improved, and bowing occurring in the hole H can be reduced.
  • ions can be actively drawn into the holes H during the ON time of the high-frequency power LF, and the etching can proceed, and during the OFF time, the holes can be removed. It is thought that this is because the effect of attracting ions to the bottom of H is reduced and the effect of uniformly and firmly forming a polymer (reaction product of the etching gas) as a protective film on the side wall of hole H is increased.
  • the polymer formed during the OFF time can protect the side wall of the hole H from etching during the ON time, thereby suppressing bowing.
  • a low-frequency power LF is used as the high-frequency power LF, the number of ions reaching the bottom of the hole H with a high aspect ratio can be increased, whereby the etching at the bottom can be promoted more than conventionally.
  • the supply of the high frequency power HF and the high frequency power LF from the RF power supply 31 and the supply of the processing gas from the gas supply unit 20 are stopped.
  • a processing gas including an etching gas for the etching target layer E is supplied from the gas supply unit 20 to the plasma processing space 10s through the central gas injection unit 13 .
  • the etching gas for the etching target layer E may be at least one gas selected from the group consisting of CF 4 , CHF 3 and O 2 , for example.
  • the process gas may contain a diluent gas such as Ar gas.
  • the high-frequency power HF for plasma generation is supplied to the antenna 14 by the first RF generator 31a to excite the processing gas and generate plasma.
  • the substrate W is etched by the action of the generated plasma.
  • the layer to be etched E and the underlying layer G are etched using the organic material layer M as a mask, and the mask pattern is transferred onto the substrate W, as shown in FIG. 2(c).
  • the mask pattern (hole H) is formed appropriately for the organic material layer M, that is, in which the roundness is good and the bowing is suppressed.
  • the mask pattern can be properly transferred to the layer E to be etched.
  • the etching process for the etching target layer ends.
  • the supply of the high-frequency power HF from the RF power supply 31 and the supply of the processing gas from the gas supply unit 20 are stopped.
  • the supply of this high frequency power LF is also stopped.
  • the supply of the heat transfer gas to the back surface of the substrate W is stopped, and the adsorption and holding of the substrate W by the electrostatic chuck is stopped.
  • the substrate W that has undergone the etching process is then carried out of the plasma processing chamber 10 by a substrate transport mechanism (not shown), and a series of plasma processes on the substrate W is completed.
  • the etching of the organic material layer M and the etching of the etching target layer E are shown to be performed by the common plasma processing apparatus 1, but each may be performed using separate plasma processing apparatuses. .
  • the high-frequency power LF for bias is supplied to the lower electrode in the form of a low-frequency pulse output, so that the holes H (mask pattern) are formed appropriately.
  • the roundness of the bottom of the hole H can be improved, and the side wall of the hole H can be prevented from bowing.
  • the occurrence of bowing for the holes H was in a trade-off relationship.
  • the pulse frequency of the high-frequency power LF is controlled to 2 Hz or more and less than 100 Hz, and the duty ratio is controlled to 20% to 90%, preferably the pulse frequency is controlled to 2 Hz to 50 Hz, and the duty ratio is controlled to 30% to 90%. By doing so, the roundness in the hole H and the bowing can be improved more appropriately.
  • the hole H formed by the etching method has a circularity of 0.90 or more and a bowing CD value (BB bias) of 40 nm. It was confirmed that:
  • the roundness and bowing of the hole H are improved by controlling the pulse frequency and duty ratio of the high-frequency power LF, but the control items in the etching process in the technology according to the present disclosure are It is not limited.
  • the duty ratio which is the ratio of the ON time of the high-frequency power LF
  • the ON/OFF cycle pulse frequency
  • improved roundness
  • the roundness of the hole H can be improved by increasing the OFF time while the duty ratio, which is the ratio of the ON time of the high-frequency power LF, is kept constant at 50%. It can be said that That is, the roundness of the hole H can be improved by controlling the OFF time of the high-frequency power LF supplied in a pulse form.
  • high-frequency power LF is supplied to the lower electrode as a pulsed output, and the OFF time of the pulsed output is controlled to be 10 msec or more.
  • the roundness of the hole H and the bowing can be improved.
  • the pulse frequency and duty ratio of the high-frequency power LF may be set so that the OFF time of the pulse output is 10 msec or longer.
  • the duty should be 50% or less.
  • the pulse frequency of 2 Hz is selected, the duty should be 98% or less.
  • the duty ratio is 20%
  • the pulse frequency of the high frequency power LF should be 80 Hz or less.
  • the duty ratio is 90%
  • the pulse frequency of the high frequency power LF should be 10 Hz or less.
  • it is preferable to control the duty ratio of the pulse output to 20% or more and 60% or less, preferably 50%.
  • the high-frequency power LF is supplied to the lower electrode as a low-frequency pulse, and the reaction time between the oxygen radicals generated in the plasma processing space 10s and the organic material layer M is lengthened (reaction time It is considered that the circularity of the hole H can be improved by increasing the hardness.
  • the internal pressure or internal temperature of the plasma processing chamber 10 is increased, or the oxygen-containing gas ratio in the processing gas is increased. It is considered that the circularity of the holes H can be further improved by increasing the reactivity between the oxygen radicals and the organic material layer M.
  • the bias RF signal high frequency power LF
  • a bias DC voltage may be applied to the bottom electrode.
  • a biasing DC voltage may be applied to the lower electrode such that the substrate W is at a negative potential.
  • the DC bias voltage is supplied to the lower electrode as a pulse voltage having a negative polarity.
  • the pulse voltage may be a square-wave pulse, a triangular-wave pulse, an impulse, or have other voltage waveform pulses.
  • the second period during which the high-frequency power LF is supplied at the second level (low level) corresponds to the OFF time in the above embodiment, and the effect of drawing ions into the bottom of the hole H is reduced.
  • a polymer is formed as a protective film on the sidewalls of the .
  • the first period during which the high-frequency power LF is supplied at the first level (high level) corresponds to the ON time in the above embodiment, and the polymer (protective film) formed on the side wall of the hole H causes the side wall of the hole H to While protecting the hole H, ions can be positively drawn into the hole H to proceed with the etching at the bottom.
  • the etching could proceed by That is, by controlling the time of the second period to 10 milliseconds or more in the cycle including the first period and the second period, the roundness and bowing of the hole H can be improved as in the above embodiment. It can be improved.
  • the pulse frequency of the high-frequency power LF is controlled to 2 Hz or more and less than 100 Hz, and the duty ratio is controlled to 20% to 90%, preferably the pulse frequency is controlled to 2 Hz to 50 Hz, and the duty ratio is controlled to 30% to 90%. By doing so, the roundness and bowing in the hole H can be improved more appropriately as in the above embodiment.
  • the hole H formed by this etching method also has a roundness of 0.90 or more and a Boeing CD It was confirmed that the value (BB Bias) was 40 nm or less.
  • the "duty ratio" in the case of high-low control of the high-frequency power LF in this way means the first period per cycle (first period + second time) of the high-frequency power (the high-frequency power LF shall refer to the percentage of time supplied at the first level level).
  • the “pulse frequency” in the case of performing High-Low control of the high-frequency power LF as described above refers to the frequency of switching the high-frequency power between High and Low.
  • the “pulse frequency” in High-Low control can be said to be the pulse frequency that defines at least one cycle of the first period and the second period.
  • the case where the layer to be etched E and the underlying layer G are laminated on the substrate W has been described as an example.
  • the number of laminations and the like are not limited to the above examples, and can be set as appropriate.
  • REFERENCE SIGNS LIST 1 plasma processing apparatus 10 plasma processing chamber 10s plasma processing space 11 substrate support 31 RF power source G underlying layer LF high frequency power M organic material layer W substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

基板処理装置を用いて行われる基板のエッチング方法であって、前記基板処理装置は、前記基板の処理空間を形成する処理チャンバと、前記処理チャンバの内部に設けられ、前記基板を保持する基板支持体と、少なくとも前記基板支持体にバイアス電力を供給する電源と、を備え、前記エッチング方法は、（ａ）下地層と、前記下地層上の有機材料層と、を有する前記基板を前記基板支持体の上に提供する工程と、（ｂ）前記処理チャンバの内でプラズマを生成する工程と、（ｃ）前記基板支持体に対するバイアス電力の供給と停止とを所定の周期で繰り返す工程と、を含み、前記（ｃ）工程に際おいて、前記周期のうち前記バイアス電力が供給されないＯＦＦ時間を１０ミリ秒以上とする。

Description

エッチング方法及びエッチング装置
　本開示は、エッチング方法及びエッチング装置に関する。
　特許文献１には、パターンつきフォトレジストマスクと、その下に配された中間マスク層と、その下に配された機能性有機質マスク層と、その下に配されたエッチング層とによって形成されるスタックにおいて、前記エッチング層内のエッチング構成の限界寸法（ＣＤ）を制御するための方法が開示されている。
日本国　特開２０１０－１０９３７３号公報
　本開示にかかる技術は、エッチング対象層にパターンを形成するためのマスクとなる有機材料層に対して、高アスペクト比のホールを適切に形成する。
　本開示の一態様は、基板処理装置を用いて行われる基板のエッチング方法であって、前記基板処理装置は、前記基板の処理空間を形成する処理チャンバと、前記処理チャンバの内部に設けられ、前記基板を保持する基板支持体と、少なくとも前記基板支持体にバイアス電力を供給する電源と、を備え、前記エッチング方法は、（ａ）下地層と、前記下地層上の有機材料層と、を有する前記基板を前記基板支持体の上に提供する工程と、（ｂ）前記処理チャンバの内でプラズマを生成する工程と、（ｃ）前記基板支持体に対するバイアス電力の供給と停止とを所定の周期で繰り返す工程と、を含み、前記（ｃ）工程において、前記周期のうち前記バイアス電力が供給されないＯＦＦ時間を１０ミリ秒以上とする。
　なお、本開示の技術において「Ｄｕｔｙ比」とは、パルス状に供給される高周波電力の１周期（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）当たりのＯＮ時間（高周波電力を供給する時間）の割合（ｏｎ　ｄｕｔｙ）のことを言うものとする。
　また、本開示の技術において「真円度」とは、有機材料層に形成されるホールの断面形状における最大径に対する最小径の割合（ｍｉｎ径／ＭＡＸ径）のことを言うものとする。
　本開示によれば、エッチング対象層にパターンを形成するためのマスクとなる有機材料層に対して、高アスペクト比のホールを適切に形成することができる。
プラズマ処理システムの構成の一例を模式的に示す縦断面図である。 エッチング処理前後のエッチング対象層及び有機材料層の様子を示す説明図である。 有機材料層における真円度の悪化及びボーイングの発生の様子を示す説明図である。 基板支持体に対する高周波電力の供給例を示すグラフである。 実施例にかかるエッチング処理結果の一例を示す説明図である。 実施例にかかるエッチング処理結果の一例を示す説明図である。
　半導体デバイスの製造工程では、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の表面に積層して形成されたエッチング対象層（例えばシリコン含有膜）に対して、パターンが形成されたマスク層（例えばＡｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｌａｙｅｒ：ＡＣＬ）をマスクとしたエッチング処理が行われている。このマスク層に対するパターンの形成は、一般的にプラズマ処理装置で行われる。
　上述した特許文献１には、プラズマ処理装置（エッチングチャンバ）の内部で、マスク層（中間マスク層及び機能性有機質層）をエッチングするための方法が開示されている。具体的には、マスク層が形成された基板が搬入されたエッチングチャンバの内部にエッチングガスを導入した後、高周波（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）源からの高周波を電極に供給することでエッチングチャンバの内部にプラズマを生成し、中間マスク層及び機能性有機質層を、順次、選択的にエッチングする。
　ところで、マスク層に対するパターンの形成に際しては、ホールのトップにおける孔形状を、底部における孔形状にそのまま転写することが重要になる。しかしながら近年、基板表面に形成されるパターンの微細化に伴って、マスク層に高アスペクト比のホール（マスクパターン）を形成することが求められ、これにより当該ホールの底部における真円度の悪化が懸念されている。
　従来、この真円度の改善手法としては、数百Ｈｚ以上の高周波バイアス用の高周波電力をＯＮ／ＯＦＦ駆動させることが行われている。しかしながら、ホールの底部における真円度の改善とホールの側壁におけるボーイング（Ｂｏｗｉｎｇ）形状の発生とがトレードオフの関係にあり、この方法ではホールの断面形状を均一に制御できなくなるという課題があった。
　本開示に係る技術は上記事情に鑑みてなされたものであり、エッチング対象層にパターンを形成するためのマスクとなる有機材料層に対して、高アスペクト比のホールを適切に形成する。以下、一実施形態にかかるプラズマ処理システム、及び本実施形態にかかるエッチング方法を含むプラズマ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜プラズマ処理システム＞
　先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、プラズマ処理システムの構成の概略を示す縦断面図である。
　プラズマ処理システムは、誘導結合型（ＩＣＰ）のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持体１１、ガス導入部及びアンテナ１４を含む。基板支持体１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。アンテナ１４は、プラズマ処理チャンバ１０の上、又は上方（すなわち誘電体窓１０１の上、又は上方）に配置される。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２及び基板支持体１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。
　基板支持体１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域１１１ａ（基板支持面）と、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂ（リング支持面）とを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように環状領域１１１ｂ上に配置される。
　一実施形態において、本体部１１１は、図示しない基台及び図示しない静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、上述の中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含み、１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。
　また、図示は省略するが、基板支持体１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持体１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面との間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
　ガス導入部は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに導入するように構成される。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ：ＣＧＩ）１３を含む。中央ガス注入部１３は、基板支持体１１の上方に配置され、誘電体窓１０１に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス流路１３ｂ、及び少なくとも１つのガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス流路１３ｂを通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓに導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部１３に加えて又はその代わりに、側壁１０２に形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（Ｓｉｄｅ　Ｇａｓ　Ｉｎｊｅｃｔｏｒ：ＳＧＩ）を含んでもよい。
　ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介して中央ガス注入部１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
　電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持体１１の導電性部材（下部電極）及びアンテナ１４に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むことができる。
　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、アンテナ１４に結合され、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力：以下、「高周波電力ＨＦ」という場合がある。）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、アンテナ１４に供給される。
　第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して下部電極に結合され、バイアス電力としてのバイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力：以下、「高周波電力ＬＦ」という場合がある。）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
　また、電源３０は、一例では、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、バイアスＤＣ生成部３２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａは、下部電極に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、下部電極に供給される。一実施形態において、バイアスＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に供給されてもよい。種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号は、パルス化されてもよい。なお、バイアスＤＣ生成部３２ａは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　アンテナ１４は、１又は複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ１４は、同軸上に配置された外側コイル及び内側コイルを含んでもよい。この場合、ＲＦ電源３１は、外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイル及び内側コイルのうちいずれか一方に接続されてもよい。前者の場合、同一のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、別個のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルに別々に接続されてもよい。
　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
　以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
　例えば、本実施形態においてはプラズマ処理システムが誘導結合型（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）のプラズマ処理装置１を有する場合を例に説明を行ったが、プラズマ処理システムの構成はこれに限定されるものではない。例えばプラズマ処理システムは、容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＣＣＰ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ：ＨＷＰ）、又は、表面波プラズマ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ：ＳＷＰ）等のプラズマ生成部を含む処理装置を有していてもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部を含む処理装置が用いられてもよい。
＜プラズマ処理方法＞
　次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１を用いて行われる有機材料層のエッチング処理について説明する。
　本実施形態では、図２（ａ）に示すように、基板Ｗ上に、エッチング対象層Ｅ（例えばＳｉＯｘ膜）、下地層Ｇ（例えばＳｉＮ膜）、有機材料層Ｍ及びマスクパターンＰがこの順に下から形成されている。有機材料層Ｍは、例えば、アモルファスカーボン層（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｌａｙｅｒ：ＡＣＬ）を有する。そしてプラズマ処理装置１では、図２（ｂ）に示すように本実施形態にかかるエッチング方法により有機材料層Ｍにパターンを形成する。更に、有機材料層Ｍをマスクとしてエッチング対象層Ｅにエッチング処理を行い、エッチング対象層Ｅにパターン形成してもよい。
　先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗを搬入し、基板支持体１１上に基板Ｗを載置する。その後、静電チャック内の電極に直流電圧を供給することにより、基板Ｗはクーロン力によって静電チャックに静電吸着される。また、基板Ｗの搬入後、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１０の内部を所望の真空度まで減圧する。
　次に、ガス供給部２０から中央ガス注入部１３を介してプラズマ処理空間１０ｓに有機材料層Ｍ用のエッチングガスを含む処理ガスを供給する。有機材料層Ｍ用のエッチングガスは、例えばＣＯガス、ＣＯ２ガス、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、ＣＯＳガス及びＨ２Ｏガスからなる群から選択される少なくとも１種の酸素含有ガスであってよい。処理ガスは、Ａｒガスなどの希釈ガスを含んでもよい。また、第１のＲＦ生成部３１ａによりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦをアンテナ１４に供給し、処理ガスを励起させてプラズマを生成する。また更に、第２のＲＦ生成部３１ｂによりバイアス用の高周波電力ＬＦを下部電極に供給し、基板Ｗに対してイオンを引き込むことにより、有機材料層Ｍをエッチングする。図２（ｂ）に示したように有機材料層Ｍがエッチングされ、有機材料層ＭにマスクパターンとしてのホールＨが形成される。なお、有機材料層Ｍに形成されるホールＨは、本開示の技術においては「凹部」と表現される場合がある。
　ここで、近年のマスクパターンの微細化の要望により高アスペクト比のホールＨを形成する場合、ホールＨが深く形成されるに従い、当該ホールＨの底部に到達するイオン量が減少する。そうすると、上述したように、ホールＨの底部における真円度が悪化することが懸念される。
　かかるホールＨの底部における真円度を改善する手法として、従来、数百Ｈｚ以上の高周波数でバイアス用の高周波電力ＬＦをＯＮ／ＯＦＦ駆動させること、すなわち、高周波電力ＬＦの供給と停止とを所定の周期で繰り返すことが行われているが、かかる場合、ホールＨの側壁が弓なり形状となる、いわゆるボーイング（ホールＨのＣＤ値不均一）が生じるおそれがある（図３を参照）。
　そこで本実施形態においては、かかるホールＨに対するボーイングの形成、及び当該ホールＨの底部における真円度の悪化を抑制するため、エッチングに際して、バイアス電力である高周波電力ＬＦを、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すパルスで基板支持体に供給する。一例では、図４に示すように、基板支持体に高周波電力ＬＦを供給（ＯＮ）する第１の期間Ｐ１と、高周波電力ＬＦの供給を停止（ＯＦＦ）する第２の期間Ｐ２とを繰り返す周期を規定する周波数（以下、「パルス周波数」ともいう。）を１００Ｈｚ以下、第１の期間Ｐ１と第２の期間Ｐ２の合計時間に対する第１の期間Ｐ１の時間の割合（Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２））を示すＤｕｔｙ比を２０％以上６０％以下とする高周波電力ＬＦを基板支持体（下部電極）に供給する。なお、高周波電力ＬＦは、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すパルスでなく、図４に示したようにＨｉｇｈ－Ｌｏｗ制御で基板支持体（下部電極）に供給されてもよい。
　図５は、実施例に係るエッチング処理結果の一例を模式的に示す説明図であって、（ａ）比較例として高周波電力ＬＦを連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ：ＣＷ）で供給した場合、（ｂ）～（ｅ）実施例として高周波電力ＬＦをパルス周波数２Ｈｚ～２００Ｈｚ、Ｄｕｔｙ比５０％のパルスで供給した場合におけるそれぞれの「真円度」及び「ボーイングＣＤ値（ＢＢ　Ｂｉａｓ：ホールＨにおけるＭＡＸＣＤ値とボトムＣＤ値の差分）」を示したものである。
　また図６は、実施例に係るエッチング処理結果の一例を模式的に示す説明図であって、（ａ）比較例として高周波電力ＬＦを連続波で供給した場合、（ｂ）～（ｄ）実施例として高周波電力ＬＦをＤｕｔｙ比３０％～９０％、ＯＦＦ時間５０ｍｓｅｃ（パルス波において高周波電力ＬＦが供給されない時間）のパルスで供給した場合、におけるそれぞれの「真円度」及び「ボーイングＣＤ値」を示したものである。なお、比較例である図６（ａ）は、図５（ａ）に示した比較例と同様のものである。
　図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、エッチング処理において下部電極に高周波電力ＬＦを連続波で供給した場合、ホールＨの底部における真円度はある程度改善されるものの、側壁にボーイングが生じていることがわかる。具体的には、ホールＨの底部形状（Ｈｏｌｅ底形状）は略円形となっているものの、断面形状においてＭＡＸＣＤ値とボトムＣＤ値とに差分が生じ、ホールＨの形状が弓なりになっていることがわかる。
　一方、図５（ｂ）～（ｅ）に示すように、エッチング処理において下部電極に供給する高周波電力ＬＦのＯＮ／ＯＦＦの周期が長くなるに従い、ホールＨの底部における真円度が改善されていくことがわかる。具体的には、（ｃ）パルス周波数５０Ｈｚにおいて真円度が（ａ）比較例とほぼ同値になり、（ｄ）パルス周波数１０Ｈｚ以下においては真円度が「１」に近づき、すなわちホールＨの最大径と最小径との差が小さくなり真円度が改善されていることがわかる。
　続いて、図６（ｂ）～（ｄ）に示すように、下部電極に供給する高周波電力ＬＦのＤｕｔｙ比に依らず、ホールＨのボーイングが抑制されることがわかる。また、図５（ｅ）と図６（ｂ）とを比較することにより、同一のパルス周波数条件でＤｕｔｙ比を変化させる場合には、Ｄｕｔｙ比が小さくなると、ボーイングが改善されていることがわかる。換言すれば、高周波電力ＬＦのＤｕｔｙ比が小さくなるに従い、ホールＨのボーイングが改善傾向にあることが予測される。
　一方、図６（ｂ）～（ｄ）に示したように、ＯＦＦ時間を固定（図６の例においては５０ｍｓｅｃ）して高周波電力ＬＦのＤｕｔｙ比を大きくした場合、高周波電力ＬＦのＯＮ／ＯＦＦの周期であるパルス周波数が小さくなるため、真円度が改善する傾向にあることがわかる。
　このように、下部電極に高周波電力ＬＦを低周波のパルス状に供給することで、ホールＨの底部における真円度を改善できるとともに、当該ホールＨに生じるボーイングを低減できる。
　これは、バイアス用の高周波電力ＬＦをパルス状に供給することで、当該高周波電力ＬＦのＯＮ時間においてはホールＨにイオンを積極的に引き込んでエッチングを進行させることができ、ＯＦＦ時間においてはホールＨの底部にイオンを引き込む作用が小さくなりホールＨの側壁に保護膜としてのポリマー（エッチングガスによる反応生成物）を均一かつ強固に生成する作用が大きくなることに起因すると考えられる。換言すれば、ＯＦＦ時間において形成されたポリマーにより、ＯＮ時間におけるエッチングからホールＨの側壁を保護することができ、これによりボーイングの発生が抑制される。
　また更に、高周波電力ＬＦとして、低周波数のものを用いれば、高アスペクト比のホールＨの底部に到達するイオンを増加させることができ、これにより当該底部におけるエッチングを従来と比較して促進できる。
　以上、図５及び図６に示す結果からわかるように、エッチングにおいて下部電極に高周波電力ＬＦを低周波のパルス状の出力で供給することによって、ホールＨの真円度を改善し、トレードオフ関係にあるボーイングも抑制できる。
　一例のプラズマ処理装置１を用いて行われる基板Ｗのプラズマ処理の説明に戻る。
　有機材料層Ｍのエッチングによりマスクパターンが形成されると、ＲＦ電源３１からの高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦの供給、及びガス供給部２０による処理ガスの供給を停止する。
　次に、ガス供給部２０から中央ガス注入部１３を介してプラズマ処理空間１０ｓにエッチング対象層Ｅ用のエッチングガスを含む処理ガスを供給する。エッチング対象層Ｅ用のエッチングガスは、例えばＣＦ４、ＣＨＦ３及びＯ２からなる群から選択される少なくとも１種のガスであってよい。処理ガスは、Ａｒガスなどの希釈ガスを含んでもよい。また、第１のＲＦ生成部３１ａによりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦをアンテナ１４に供給し、処理ガスを励起させてプラズマを生成する。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板Ｗにエッチング処理が施される。このエッチング処理では、図２（ｃ）に示したように有機材料層Ｍをマスクとしてエッチング対象層Ｅ及び下地層Ｇがエッチングされ、基板Ｗ上にマスクパターンが転写される。
　エッチング対象層Ｅのエッチング処理においては、上述したように有機材料層Ｍに対して適切に、すなわち真円度が良好でボーイングが抑制されたマスクパターン（ホールＨ）が形成されているため、当該マスクパターンを適切にエッチング対象層Ｅに転写できる。
　その後、基板Ｗの表面に形成されたエッチング対象層Ｅに対するマスクパターンの転写が完了すると、エッチング対象層に対するエッチング処理を終了する。エッチング処理を終了する際には、先ず、ＲＦ電源３１からの高周波電力ＨＦの供給及びガス供給部２０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、この高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、基板Ｗの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャックによる基板Ｗの吸着保持を停止する。
　エッチング処理が施された基板Ｗは、その後、図示しない基板搬送機構によりプラズマ処理チャンバ１０から搬出され、基板Ｗに対する一連のプラズマ処理が終了する。なお、この例では、有機材料層Ｍのエッチングと、エッチング対象層Ｅのエッチングとを共通のプラズマ処理装置１で行うことを示したが、それぞれを別のプラズマ処理装置を用いて行ってもよい。
　以上のように本実施形態によれば、有機材料層Ｍのエッチングに際して、バイアス用の高周波電力ＬＦを低周波のパルス状の出力で下部電極に供給することで、適切にホールＨ（マスクパターン）の底部における真円度を改善できるとともに、当該ホールＨの側壁に生じるボーイングを抑制できる。従来、これらホールＨにおける真円度を改善する場合には、当該ホールＨに対するボーイングの発生がトレードオフの関係にあったが、本実施形態によれば、下部電極に高周波電力ＬＦを低周波のパルス状の出力で供給することによって適切にホールＨの真円度を改善し、ボーイングを抑制できる。
　またこの時、高周波電力ＬＦのパルス周波数を２Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満、かつＤｕｔｙ比を２０％以上９０％以下に制御、望ましくはパルス周波数を２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下、Ｄｕｔｙ比を３０％以上９０％以下に制御することで、更に適切にホールＨにおける真円度、及びボーイングの改善を図ることができる。
　具体的には、上記エッチング方法により形成されたホールＨは、図５及び図６にも示したように、真円度が０．９０以上であり、かつ、ボーイングＣＤ値（ＢＢ　Ｂｉａｓ）が４０ｎｍ以下となることが確認できた。
　なお、以上の実施形態においては高周波電力ＬＦのパルス周波数及びＤｕｔｙ比を制御することでホールＨの真円度及びボーイングを改善したが、本開示に係る技術におけるエッチング処理での制御項目はこれに限定されるものではない。
　図５に示したように、上記実施形態においては高周波電力ＬＦのＯＮ時間の割合であるＤｕｔｙ比を５０％で一定に制御した状態で、ＯＮ／ＯＦＦ周期（パルス周波数）を下げることでホールＨの真円度を改善した。しかしながら、図５からもわかるように、高周波電力ＬＦのＯＮ時間の割合であるＤｕｔｙ比を５０％で一定に制御した状態でＯＦＦ時間を増加させることにより、ホールＨの真円度を改善できる、ということができる。すなわち、パルス状に供給される高周波電力ＬＦのＯＦＦ時間を制御することで、ホールＨの真円度を改善できる。
　具体的には、図５に示したように、下部電極に対して高周波電力ＬＦをパルス状の出力で供給し、かかるパルス出力のＯＦＦ時間を１０ｍｓｅｃ以上に制御することで、上記実施形態と同様にホールＨの真円度、及びボーイングの改善を図ることができる。一例では、パルス出力のＯＦＦ時間が１０ｍｓｅｃ以上になるよう高周波電力ＬＦのパルス周波数およびＤｕｔｙ比を設定してよい。例えば、パルス周波数５０Ｈｚを選択する場合、Ｄｕｔｙは５０％以下にすればよい。またパルス周波数２Ｈｚを選択する場合、Ｄｕｔｙは９８％以下にすればよい。例えば、Ｄｕｔｙ比が２０％であれば、高周波電力ＬＦのパルス周波数を８０Ｈｚ以下にすればよい。Ｄｕｔｙ比が９０％であれば、高周波電力ＬＦのパルス周波数を１０Ｈｚ以下にすればよい。また別の例では、パルス出力のＤｕｔｙ比は２０％以上６０％以下、望ましくは５０％に制御することが好ましい。
　なお、以上の実施例の結果を総括すれば、下部電極に高周波電力ＬＦを低周波のパルスで供給し、プラズマ処理空間１０ｓに発生した酸素ラジカルと有機材料層Ｍとの反応時間を長く（反応性を高く）することにより、ホールＨの真円度を改善できるものと考えられる。係る点を鑑みれば、例えば高周波電力ＬＦを低周波のパルス状の出力で供給することに加え、例えば、プラズマ処理チャンバ１０の内部圧力や内部温度を上昇、又は処理ガス中の酸素含有ガス比率を上昇させ、酸素ラジカルと有機材料層Ｍとの反応性を向上させることによって、ホールＨの真円度をさらに改善できると考えられる。
　なお、以上の実施形態においては、第２のＲＦ生成部３１ｂにより下部電極にバイアスＲＦ信号（高周波電力ＬＦ）を供給する場合を例に説明を行ったが、バイアス用の電力の種類はこれに限定されるものではない。具体的には、第２のＲＦ生成部３１ｂからのバイアスＲＦ信号に代えて、又はバイアスＲＦ信号に加えて、図１に示したＤＣ電源３２のバイアスＤＣ生成部３２ａからバイアス用の直流電圧（バイアスＤＣ信号）を下部電極に供給してもよい。バイアス用の直流電圧は、基板Ｗに負の電位が生じるように下部電極に供給してよい。一例では、バイアス用の直流電圧は、負極性を有するパルス電圧として下部電極に供給される。この場合、パルス電圧は、矩形波のパルスであってもよく、三角波のパルスであってもよく、インパルスであってもよく、又はその他の電圧波形のパルスを有していてもよい。
　そして、このようにバイアスＤＣ生成部３２ａから直流電圧を下部電極に供給する場合であっても、当該直流電圧を１０ミリ秒のＯＦＦ期間を持つようにパルス化することにより、ホールＨの真円度の悪化を抑制できると共に、ホールＨの側壁にボーイングが生じることを適切に抑制できる。
　なお、上記実施形態においては、高周波電力ＬＦのＯＮ／ＯＦＦ制御によりプラズマ処理装置１におけるエッチング処理を行う場合を例に説明を行ったが、上記したように、プラズマ処理装置１においては、高周波電力ＬＦのＯＮ／ＯＦＦ制御に代えてＨｉｇｈ－Ｌｏｗ制御によりエッチング処理を行ってもよい。
　具体的には、エッチングに際して、図４に示したように基板支持体に対してバイアス電力である高周波電力ＬＦを第１のレベルで供給する第１の期間と、基板支持体に対してバイアス電力である高周波電力ＬＦを第１のレベルよりも低い第２のレベルで供給する第２の期間と、を予め定められた周期で繰り替す。
　本実施形態では、第２のレベル（Ｌｏｗレベル）で高周波電力ＬＦを供給する第２の期間が上記実施形態におけるＯＦＦ時間に相当し、ホールＨの底部にイオンを引き込む作用が小さくなり、ホールＨの側壁に保護膜としてのポリマーを形成する。
　また、第１のレベル（Ｈｉｇｈレベル）で高周波電力ＬＦを供給する第１の期間が上記実施形態におけるＯＮ時間に相当し、ホールＨの側壁に形成されたポリマー（保護膜）によりホールＨの側壁を保護しつつ、同ホールＨにイオンを積極的に引き込んで底部でのエッチングを進行できる。
　そして、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、このように基板支持体に対する高周波電力ＬＦの供給をＨｉｇｈ－Ｌｏｗ制御する場合であっても、上記したＯＮ／ＯＦＦ制御の場合と同様の条件によりエッチングを進行できることを確認できた。
　すなわち、第１の期間と第２の期間を含む周期のうち、第２の期間の時間を１０ミリ秒以上に制御することで、上記実施形態と同様にホールＨの真円度、及びボーイングを改善できる。
　またこの時、高周波電力ＬＦのパルス周波数を２Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満、かつＤｕｔｙ比を２０％以上９０％以下に制御、望ましくはパルス周波数を２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下、Ｄｕｔｙ比を３０％以上９０％以下に制御することで、上記実施形態と同様に、更に適切にホールＨにおける真円度、及びボーイングを改善できる。
　具体的には、本エッチング方法により形成されたホールＨにおいても、上記実施形態に示したＯＮ／ＯＦＦ制御に係るエッチング方法と同様に、真円度が０．９０以上であり、かつ、ボーイングＣＤ値（ＢＢ　Ｂｉａｓ）が４０ｎｍ以下となることが確認できた。
　なお、このように高周波電力ＬＦをＨｉｇｈ－Ｌｏｗ制御する場合における「Ｄｕｔｙ比」とは、高周波電力の１周期（第１の期間＋第２の時間）当たりの第１の期間（高周波電力ＬＦを第１のレベルレベルで供給する時間）の割合を言うものとする。
　また、このように高周波電力ＬＦをＨｉｇｈ－Ｌｏｗ制御する場合における「パルス周波数」とは、高周波電力をＨｉｇｈ－Ｌｏｗ切替する切替頻度を言うものとする。換言すれば、Ｈｉｇｈ－Ｌｏｗ制御する場合における「パルス周波数」とは、第１の期間及び第２の期間のうち少なくともいずれかの周期を規定するパルス周波数と言える。
　なお、以上の実施形態においては有機材料層Ｍとして、基板Ｗ上に例えばＡＣＬ膜が形成されている場合を例に説明を行ったが、有機材料層Ｍの種類及び積層数等はこれに限定されるものではなく、適宜設定できる。
　また、以上の実施形態においては、基板Ｗ上にエッチング対象層Ｅ及び下地層Ｇが積層して形成されている場合を例に説明を行ったが、エッチング対象層Ｅや下地層Ｇの種類や積層数等も上記実施例に限定されるものではなく、適宜設定できる。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　　１　　　プラズマ処理装置
　　１０　　プラズマ処理チャンバ
　　１０ｓ　プラズマ処理空間
　　１１　　基板支持体
　　３１　　ＲＦ電源
　　Ｇ　　　下地層
　　ＬＦ　　高周波電力
　　Ｍ　　　有機材料層
　　Ｗ　　　基板
 

Claims (19)

  1. 基板処理装置を用いて行われる基板のエッチング方法であって、
    前記基板処理装置は、
    前記基板の処理空間を形成する処理チャンバと、
    前記処理チャンバの内部に設けられ、前記基板を保持する基板支持体と、
    少なくとも前記基板支持体にバイアス電力を供給する電源と、を備え、
    前記エッチング方法は、
    （ａ）下地層と、前記下地層上の有機材料層と、を有する前記基板を前記基板支持体の上に提供する工程と、
    （ｂ）前記処理チャンバの内でプラズマを生成する工程と、
    （ｃ）前記基板支持体に対するバイアス電力の供給と停止とを所定の周期で繰り返す工程と、
    を含み、前記（ｃ）工程において、前記周期のうち前記バイアス電力が供給されないＯＦＦ時間を１０ミリ秒以上とする、エッチング方法。
  2. 前記周期を規定する周波数が、２Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である、請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記周期を規定する周波数が、２Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下である、請求項２に記載のエッチング方法。
  4. 前記バイアス電力のＤｕｔｙ比が２０％以上９０％以下に設定される、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  5. 前記Ｄｕｔｙ比は、前記ＯＦＦ時間を一定とし、前記周期のうち前記バイアス電力を供給するＯＮ時間を変更することにより調整する、請求項４に記載のエッチング方法。
  6. 前記バイアス電力が高周波電力である、請求項１～５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  7. 前記バイアス電力が直流電力である、請求項１～５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  8. 前記処理空間の雰囲気圧力、雰囲気温度、又は処理ガス中における酸素含有ガス比率のうち少なくともいずれかを更に制御する、請求項１～７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  9. 前記有機材料層がアモルファスカーボン膜を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  10. 基板のエッチング方法であって、
    （ａ）処理チャンバ内の基板支持体上に、下地層と、前記下地層上の有機材料層と、を有する基板を提供する工程と、
    （ｂ）酸素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記有機材料層に凹部を形成する工程と、
    を含み、前記（ｂ）工程において、
    （ｂ１）前記基板支持体に第１のレベルでバイアス電力を供給することで、前記有機材料層をエッチングする第１の期間と、
    （ｂ２）前記基板支持体に前記バイアス電力を供給しない、又は前記基板支持体に前記第１のレベルよりも低い第２のレベルで前記バイアス電力を供給することで、前記凹部の側壁に保護膜を形成する第２の期間と、
    を繰り返す、エッチング方法。
  11. 前記第１の期間において、前記保護膜により前記凹部の側壁を保護しつつ、前記凹部の底部をエッチングする、請求項１０に記載のエッチング方法。
  12. 前記第２の期間は１０ミリ秒以上である、請求項１０又は１１に記載のエッチング方法。
  13. 前記第２の期間が１０ミリ秒以上となるように、前記第１の期間の周期を規定する周波数、及び前記第１の期間と前記第２の期間の合計に対して前記第１の期間の占める割合、の少なくともいずれか一方を制御する、請求項１０又は１１に記載のエッチング方法。
  14. 前記第１の期間の周期を規定する周波数は２Ｈｚ以上１００Ｈｚ未満である、請求項１０～１３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  15. 前記第１の期間と前記第２の期間の合計時間に対して前記第１の期間の占める割合は、２０％以上９０％以下である、請求項１０～１４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  16. 前記酸素含有ガスは、ＣＯガス、ＣＯ２ガス、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、ＣＯＳガス及びＨ２Ｏガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む、請求項１０～１５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  17. 前記処理ガスは不活性ガスをさらに含む、請求項１０～１６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  18. 前記（ｂ２）工程において前記有機材料層に形成された前記凹部は、真円度が０．９０以上であり、かつ、ボーイングＣＤ値が４０ｎｍ以下である、請求項１０～１７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  19. 処理チャンバと、
    前記処理チャンバ内に設けられる基板支持体と、
    プラズマ生成部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    （ａ）前記処理チャンバ内の前記基板支持体上に、下地層と、前記下地層上の有機材料層と、を有する基板を提供する制御と、
    （ｂ）酸素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記有機材料層に凹部を形成する制御と、
    を実行し、前記（ｂ）工程において、
    （ｂ１）前記基板支持体に第１のレベルでバイアス電力を供給することで、前記有機材料層をエッチングする制御と、
    （ｂ２）前記基板支持体に前記バイアス電力を供給しない、又は前記基板支持体に前記第１のレベルよりも低い第２のレベルで前記バイアス電力を供給することで、前記凹部の側壁に保護膜を形成する制御と、
    を繰り返し実行する、エッチング装置。
     
PCT/JP2022/012748 2021-03-30 2022-03-18 エッチング方法及びエッチング装置 WO2022210043A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280021687.XA CN116997997A (zh) 2021-03-30 2022-03-18 蚀刻方法和蚀刻装置
KR1020237036102A KR20230161474A (ko) 2021-03-30 2022-03-18 에칭 방법 및 에칭 장치
JP2023510986A JPWO2022210043A1 (ja) 2021-03-30 2022-03-18
US18/368,110 US20240006152A1 (en) 2021-03-30 2023-09-14 Etching method and etching apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021057609 2021-03-30
JP2021-057609 2021-03-30

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/368,110 Continuation US20240006152A1 (en) 2021-03-30 2023-09-14 Etching method and etching apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022210043A1 true WO2022210043A1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=83456033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/012748 WO2022210043A1 (ja) 2021-03-30 2022-03-18 エッチング方法及びエッチング装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240006152A1 (ja)
JP (1) JPWO2022210043A1 (ja)
KR (1) KR20230161474A (ja)
CN (1) CN116997997A (ja)
TW (1) TW202303747A (ja)
WO (1) WO2022210043A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244250A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Hitachi Ltd 表面処理方法および装置
JP2016028424A (ja) * 2014-07-10 2016-02-25 東京エレクトロン株式会社 基板の高精度エッチング方法
WO2016170986A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 東京エレクトロン株式会社 被エッチング層をエッチングする方法
JP2017011255A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 東京エレクトロン株式会社 エッチング処理方法及びプラズマ処理装置
WO2020037331A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Tokyo Electron Limited Systems and methods of control for plasma processing

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8394722B2 (en) 2008-11-03 2013-03-12 Lam Research Corporation Bi-layer, tri-layer mask CD control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244250A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Hitachi Ltd 表面処理方法および装置
JP2016028424A (ja) * 2014-07-10 2016-02-25 東京エレクトロン株式会社 基板の高精度エッチング方法
WO2016170986A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 東京エレクトロン株式会社 被エッチング層をエッチングする方法
JP2017011255A (ja) * 2015-06-23 2017-01-12 東京エレクトロン株式会社 エッチング処理方法及びプラズマ処理装置
WO2020037331A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Tokyo Electron Limited Systems and methods of control for plasma processing

Also Published As

Publication number Publication date
CN116997997A (zh) 2023-11-03
TW202303747A (zh) 2023-01-16
JPWO2022210043A1 (ja) 2022-10-06
US20240006152A1 (en) 2024-01-04
KR20230161474A (ko) 2023-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109417028B (zh) 使用材料改性及rf脉冲的选择性蚀刻
JP5390846B2 (ja) プラズマエッチング装置及びプラズマクリーニング方法
US20180226226A1 (en) Power supply system
JP6035117B2 (ja) プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
JP2018186179A (ja) 基板処理装置及び基板取り外し方法
WO2014034396A1 (ja) プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置
JP2014096500A (ja) プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
KR20100004891A (ko) 플라즈마 에칭 방법, 제어 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체
JP2017092376A (ja) エッチング方法
JP2020088174A (ja) エッチング方法及び基板処理装置
KR20190002326A (ko) 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치
JP6063181B2 (ja) プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置
WO2022210043A1 (ja) エッチング方法及びエッチング装置
US10672622B2 (en) Etching method and etching apparatus
TWI754002B (zh) 電漿處理方法及電漿處理裝置
JP6204881B2 (ja) 被処理体を処理する方法
US20200144051A1 (en) Processing method and substrate processing apparatus
WO2022215556A1 (ja) エッチング方法及びエッチング処理装置
WO2022220224A1 (ja) エッチング方法及びプラズマ処理装置
JP2016167509A (ja) プラズマエッチング方法およびプラズマエッチング装置
WO2024070580A1 (ja) プラズマ処理装置及び電源システム
WO2024070578A1 (ja) プラズマ処理装置及び電源システム
US20220319860A1 (en) Etching method and etching processing apparatus
US20240087846A1 (en) Plasma processing apparatus and rf system
US20240105424A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22780258

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023510986

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280021687.X

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237036102

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22780258

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1