JP7709871B2 - Etching method and plasma processing apparatus - Google Patents
Etching method and plasma processing apparatusInfo
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Description
本開示の例示的実施形態は、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。 An exemplary embodiment of the present disclosure relates to an etching method and a plasma processing apparatus.
プラズマ処理装置が基板に対するプラズマ処理において用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板保持電極を備える。基板保持電極は、チャンバ内に設けられている。基板保持電極は、その主面上に載置された基板を保持する。このようなプラズマ処理装置の一種は、特開2009-187975号公報(以下、「特許文献1」という)に記載されている。 A plasma processing apparatus is used in plasma processing of a substrate. The plasma processing apparatus includes a chamber and a substrate holding electrode. The substrate holding electrode is provided in the chamber. The substrate holding electrode holds a substrate placed on its main surface. One type of such plasma processing apparatus is described in JP 2009-187975 A (hereinafter referred to as "Patent Document 1").
特許文献1に記載されたプラズマ処理装置は、高周波発生装置及びDC負パルス発生装置を更に備えている。高周波発生装置は、基板保持電極に対して高周波電圧を印加する。高周波発生装置は、高周波電圧のオンとオフを交互に切り替える。DC負パルス発生装置は、高周波電圧のオンとオフのタイミングに応じて基板保持電極にDC負パルス電圧を印加する。特許文献1に記載されたプラズマ処理装置では、基板に供給されるイオンのエネルギーは、DC負パルス電圧が基板保持電極に印加されているときに最大となる。基板に供給されるイオンのエネルギーは、DC負パルス電圧が基板に印加されていないときに最小となる。 The plasma processing apparatus described in Patent Document 1 further includes a radio frequency generator and a DC negative pulse generator. The radio frequency generator applies a radio frequency voltage to the substrate holding electrode. The radio frequency generator alternately switches the radio frequency voltage on and off. The DC negative pulse generator applies a DC negative pulse voltage to the substrate holding electrode in accordance with the on and off timing of the radio frequency voltage. In the plasma processing apparatus described in Patent Document 1, the energy of the ions supplied to the substrate is maximum when the DC negative pulse voltage is applied to the substrate holding electrode. The energy of the ions supplied to the substrate is minimum when the DC negative pulse voltage is not applied to the substrate.
本開示は、膜に形成される開口の垂直性とマスクのエッチングに対する膜のエッチングの選択性を高める技術を提供する。 This disclosure provides a technique for improving the verticality of openings formed in a film and the selectivity of etching the film relative to etching the mask.
一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上に基板を載置する工程を含む。基基板は、膜とマスクを有する。マスクは、膜の上に設けられている。エッチング方法は、基板支持器上に載置された基板の膜をエッチングする工程を更に含む。エッチングする工程は、チャンバ内で処理ガスのプラズマを生成する工程(a)を含む。エッチングする工程は、電圧のパルスを周期的に基板支持器内の下部電極に印加してプラズマからのイオンを基板に供給することにより膜をエッチングする工程(b)を更に含む。工程(b)において、基板の負の電位の絶対値が膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、パルスの電圧のレベルが少なくとも一回変更される。 In one exemplary embodiment, an etching method is provided. The etching method includes placing a substrate on a substrate support provided in a chamber of a plasma processing apparatus. The substrate has a film and a mask. The mask is provided on the film. The etching method further includes etching the film on the substrate placed on the substrate support. The etching step includes a step (a) of generating a plasma of a processing gas in the chamber. The etching step further includes a step (b) of periodically applying a pulse of voltage to a lower electrode in the substrate support to supply ions from the plasma to the substrate, thereby etching the film. In step (b), the level of the voltage of the pulse is changed at least once so that the absolute value of the negative potential of the substrate has an increasing tendency in accordance with the progress of etching of the film.
一つの例示的実施形態によれば、膜に形成される開口の垂直性とマスクのエッチングに対する膜のエッチングの選択性が高められる。 According to one exemplary embodiment, the verticality of the openings formed in the film and the selectivity of etching the film relative to etching the mask are increased.
以下、種々の例示的実施形態について説明する。 Various exemplary embodiments are described below.
一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上に基板を載置する工程を含む。基基板は、膜とマスクを有する。マスクは、膜の上に設けられている。エッチング方法は、基板支持器上に載置された基板の膜をエッチングする工程を更に含む。エッチングする工程は、チャンバ内で処理ガスのプラズマを生成する工程(a)を含む。エッチングする工程は、電圧のパルスを周期的に基板支持器内の下部電極に印加してプラズマからのイオンを基板に供給することにより膜をエッチングする工程(b)を更に含む。工程(b)において、基板の負の電位の絶対値が膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、パルスの電圧のレベルが少なくとも一回変更される。 In one exemplary embodiment, an etching method is provided. The etching method includes placing a substrate on a substrate support provided in a chamber of a plasma processing apparatus. The substrate has a film and a mask. The mask is provided on the film. The etching method further includes etching the film on the substrate placed on the substrate support. The etching step includes a step (a) of generating a plasma of a processing gas in the chamber. The etching step further includes a step (b) of periodically applying a pulse of voltage to a lower electrode in the substrate support to supply ions from the plasma to the substrate, thereby etching the film. In step (b), the level of the voltage of the pulse is changed at least once so that the absolute value of the negative potential of the substrate has an increasing tendency in accordance with the progress of etching of the film.
上記実施形態では、基板の膜に形成されている開口の深さが浅いときには、基板の負の電位の絶対値は比較的小さいので、膜は比較的低いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。また、基板の膜に形成されている開口の深さが深いときには、基板の負の電位の絶対値は比較的大きいので、膜は比較的高いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。開口の深さが浅いときに用いられる比較的低いエネルギーを有するイオンは、マスクのエッチンを抑制するので、マスクのエッチングに対する膜のエッチングの選択性を高める。また、開口の深さが浅いときに用いられる比較的低いエネルギーを有するイオンは、膜に形成される開口の垂直性の劣化を抑制し得る。また、開口の深さが深いときに用いられる比較的高いエネルギーを有するイオンは、膜のエッチングレートを高めることにより、マスクのエッチングに対する膜のエッチングの選択性を高める。また、開口の深さが深いときに用いられる比較的高いエネルギーを有するイオンは、膜に形成される開口の垂直性を高める。したがって、上記実施形態によれば、膜に形成される開口の垂直性とマスクのエッチングに対する膜のエッチングの選択性が高められる。 In the above embodiment, when the depth of the opening formed in the film of the substrate is shallow, the absolute value of the negative potential of the substrate is relatively small, so the film is etched using ions having a relatively low energy. Also, when the depth of the opening formed in the film of the substrate is deep, the absolute value of the negative potential of the substrate is relatively large, so the film is etched using ions having a relatively high energy. Ions having a relatively low energy used when the depth of the opening is shallow suppress the etching of the mask, so as to increase the selectivity of the etching of the film relative to the etching of the mask. Also, ions having a relatively low energy used when the depth of the opening is shallow can suppress the deterioration of the verticality of the opening formed in the film. Also, ions having a relatively high energy used when the depth of the opening is deep increase the etching rate of the film, so as to increase the selectivity of the etching of the film relative to the etching of the mask. Also, ions having a relatively high energy used when the depth of the opening is deep increase the verticality of the opening formed in the film. Therefore, according to the above embodiment, the verticality of the opening formed in the film and the selectivity of the etching of the film relative to the etching of the mask are increased.
一つの例示的実施形態において、パルスは、負の電圧のパルスであるか、負の直流電圧のパルスであってもよい。工程(b)において、パルスの電圧の絶対値が膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するようにパルスの電圧の絶対値が少なくとも一回増加されてもよい。 In one exemplary embodiment, the pulse may be a negative voltage pulse or a negative DC voltage pulse. In step (b), the absolute value of the voltage of the pulse may be increased at least once so that the absolute value of the voltage of the pulse has an increasing trend as etching of the film progresses.
上記実施形態では、基板の膜に形成されている開口の深さが浅いときには、比較的低い絶対値を有する負の電圧のパルスが下部電極に供給され、膜は比較的低いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。また、基板の膜に形成されている開口の深さが深いときには、比較的高い絶対値を有する負の電圧のパルスが下部電極に供給され、膜は比較的高いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。 In the above embodiment, when the opening formed in the film of the substrate is shallow, a pulse of negative voltage having a relatively low absolute value is supplied to the lower electrode, and the film is etched using ions having a relatively low energy. When the opening formed in the film of the substrate is deep, a pulse of negative voltage having a relatively high absolute value is supplied to the lower electrode, and the film is etched using ions having a relatively high energy.
一つの例示的実施形態では、工程(b)において、パルスのデューティー比が20%以下に設定されてもよい。 In one exemplary embodiment, in step (b), the pulse duty ratio may be set to 20% or less.
一つの例示的実施形態では、工程(b)において、パルスのデューティー比が、膜のエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように少なくとも一回減少されてもよい。一つの例示的実施形態では、工程(b)において、パルスのデューティー比が、15%以上、20%以下の比を有するように、減少されてもよい。この実施形態によれば、膜のエッチングレートの低下を抑制しつつ、マスクのエッチングを更に抑制することが可能となる。 In one exemplary embodiment, in step (b), the duty ratio of the pulse may be reduced at least once to have a decreasing tendency in accordance with the progress of etching of the film. In one exemplary embodiment, in step (b), the duty ratio of the pulse may be reduced to have a ratio of 15% or more and 20% or less. According to this embodiment, it is possible to further suppress etching of the mask while suppressing a decrease in the etching rate of the film.
一つの例示的実施形態では、工程(b)において、パルスのデューティー比が、段階的に又は徐々に減少されてもよい。 In one exemplary embodiment, in step (b), the duty ratio of the pulse may be decreased stepwise or gradually.
一つの例示的実施形態では、工程(b)において、パルスの電圧の絶対値が、段階的に又は徐々に増加されてもよい。 In one exemplary embodiment, in step (b), the absolute value of the voltage of the pulse may be increased stepwise or gradually.
別の例示的実施形態に係るエッチング方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上に基板を載置する工程を含む。基板は、膜とマスクを有する。マスクは、膜の上に設けられている。エッチング方法は、基板支持器上に載置された基板の膜をエッチングする工程を更に含む。エッチングする工程は、プラズマ処理装置のチャンバ内で処理ガスのプラズマを生成する工程(a)を含む。エッチングする工程は、電圧のパルスを周期的に基板支持器内の下部電極に印加してプラズマからのイオンを基板に供給することにより膜をエッチングする工程(b)を更に含む。工程(b)において、パルスのデューティー比が、膜のエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように少なくとも一回減少される。一つの例示的実施形態において、パルスは、負の電圧のパルスであるか、負の直流電圧のパルスであってもよい。 According to another exemplary embodiment, the etching method includes a step of placing a substrate on a substrate support provided in a chamber of a plasma processing apparatus. The substrate has a film and a mask. The mask is provided on the film. The etching method further includes a step of etching the film on the substrate placed on the substrate support. The etching step includes a step (a) of generating a plasma of a processing gas in a chamber of the plasma processing apparatus. The etching step further includes a step (b) of etching the film by periodically applying a pulse of voltage to a lower electrode in the substrate support to supply ions from the plasma to the substrate. In step (b), the duty ratio of the pulse is reduced at least once so as to have a decreasing trend according to the progress of etching of the film. In one exemplary embodiment, the pulse may be a negative voltage pulse or a negative DC voltage pulse.
一つの例示的実施形態において、膜は、シリコン含有膜を含んでいてもよい。膜は、シリコン含有誘電体膜を含んでいてもよい。膜は、シリコン酸化膜を含んでいてもよい。膜は、シリコン窒化膜を更に含んでいてもよい。マスクは、多結晶シリコンから形成されていてもよい。 In one exemplary embodiment, the film may include a silicon-containing film. The film may include a silicon-containing dielectric film. The film may include a silicon oxide film. The film may further include a silicon nitride film. The mask may be formed from polycrystalline silicon.
更に別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、ガス供給部、プラズマ生成部、バイアス電源、及び制御部を備える。基板支持器は、下部電極を有し、チャンバ内に設けられている。ガス供給部は、チャンバ内に処理ガスを供給するように構成されている。プラズマ生成部は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されている。バイアス電源は、下部電極に電気的に接続されており、電圧のパルスを周期的に発生するように構成されている。制御部は、(a)チャンバ内で処理ガスのプラズマを生成するよう、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。制御部は、(b)プラズマからのイオンを基板支持器上の基板に供給して該基板の膜をエッチングするために、パルスを周期的に下部電極に印加するよう、バイアス電源を制御する。制御部は、(b)の制御において、基板の負の電位の絶対値が膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するようにパルスの電圧のレベルを少なくとも1回変更させるよう、バイアス電源を制御する。一つの例示的実施形態において、バイアス電源は、パルスとして、負の電圧のパルス又は負の直流電圧のパルスを発生するように構成されていてもよい。 In yet another exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, a gas supply unit, a plasma generation unit, a bias power supply, and a control unit. The substrate support has a lower electrode and is provided in the chamber. The gas supply unit is configured to supply a processing gas into the chamber. The plasma generation unit is configured to generate plasma from the gas in the chamber. The bias power supply is electrically connected to the lower electrode and configured to periodically generate pulses of voltage. The control unit (a) controls the gas supply unit and the plasma generation unit to generate plasma of the processing gas in the chamber. The control unit (b) controls the bias power supply to periodically apply pulses to the lower electrode to supply ions from the plasma to a substrate on the substrate support to etch a film on the substrate. In the control of (b), the control unit controls the bias power supply to change the level of the voltage of the pulse at least once so that the absolute value of the negative potential of the substrate has an increasing tendency according to the progress of etching of the film. In one exemplary embodiment, the bias power supply may be configured to generate a pulse of negative voltage or a pulse of negative DC voltage as the pulse.
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 Various exemplary embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same or equivalent parts in each drawing will be given the same reference numerals.
図1は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の流れ図である。図1に示すエッチング方法(以下、「方法MT」という)は、基板の膜をエッチングするために行われる。 Figure 1 is a flow diagram of an etching method according to one exemplary embodiment. The etching method shown in Figure 1 (hereinafter referred to as "Method MT") is performed to etch a film on a substrate.
図2は、図1に示すエッチング方法が適用される一例の基板の部分拡大断面図である。図2に示す基板Wは、膜EF及びマスクMKを有している。膜EFは、方法MTにおいてエッチングされる。膜EFは、シリコン含有膜及び/又はシリコン含有誘電体膜を含んでいてもよい。膜EFは、シリコン酸化膜及び/又はシリコン窒化膜を含んでいてもよい。マスクMKは、膜EF上に設けられている。マスクMKは、膜EFに転写されるパターンを有している。マスクMKは、膜EFがマスクMKに対して選択的にエッチングされる限り、任意の材料から形成され得る。膜EFがシリコン酸化膜及び/又はシリコン窒化膜を含む場合には、マスクMKは、多結晶シリコンから形成されていてもよい。 2 is a partially enlarged cross-sectional view of an example of a substrate to which the etching method shown in FIG. 1 is applied. The substrate W shown in FIG. 2 has a film EF and a mask MK. The film EF is etched in the method MT. The film EF may include a silicon-containing film and/or a silicon-containing dielectric film. The film EF may include a silicon oxide film and/or a silicon nitride film. The mask MK is provided on the film EF. The mask MK has a pattern to be transferred to the film EF. The mask MK may be made of any material as long as the film EF is selectively etched with respect to the mask MK. When the film EF includes a silicon oxide film and/or a silicon nitride film, the mask MK may be made of polycrystalline silicon.
膜EFは、単層の膜であってもよく、或いは、多層膜であってもよい。一実施形態において、膜EFは、膜FA及び膜FBを含んでいてもよい。膜FBは膜FA上に設けられており、マスクMKは膜FB上に設けられている。膜FAはシリコン酸化膜であってもよく、膜FBは窒化シリコン膜であってもよい。一実施形態において、基板Wは、下地領域URを更に有していてもよい。膜EFは、下地領域UR上に設けられていてもよい。 The film EF may be a single layer film or may be a multi-layer film. In one embodiment, the film EF may include a film FA and a film FB. The film FB is provided on the film FA, and the mask MK is provided on the film FB. The film FA may be a silicon oxide film, and the film FB may be a silicon nitride film. In one embodiment, the substrate W may further have a base region UR. The film EF may be provided on the base region UR.
方法MTでは、プラズマ処理装置が基板の膜のエッチングのために用いられる。図3は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。方法MTでは、図3に示すプラズマ処理装置1が用いられ得る。プラズマ処理装置1は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置1は、チャンバ10を備えている。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供している。チャンバ10の中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線AXである。 In method MT, a plasma processing apparatus is used to etch a film on a substrate. FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment. In method MT, the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3 can be used. The plasma processing apparatus 1 is a capacitively coupled plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus 1 includes a chamber 10. The chamber 10 provides an internal space 10s therein. The central axis of the chamber 10 is an axis AX extending in the vertical direction.
一実施形態において、チャンバ10は、チャンバ本体12を含んでいてもよい。チャンバ本体12は、略円筒形状を有している。内部空間10sは、チャンバ本体12の中に提供されている。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ本体12は、電気的に接地されている。チャンバ本体12の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。 In one embodiment, the chamber 10 may include a chamber body 12. The chamber body 12 has a generally cylindrical shape. The internal space 10s is provided in the chamber body 12. The chamber body 12 is made of, for example, aluminum. The chamber body 12 is electrically grounded. A corrosion-resistant film is provided on the inner wall surface of the chamber body 12. The corrosion-resistant film may be a film made of a ceramic such as aluminum oxide or yttrium oxide.
チャンバ本体12の側壁は、通路12pを提供している。基板Wは、内部空間10sとチャンバ10の外部との間で搬送されるときに、通路12pを通過する。通路12pは、ゲートバルブ12gにより開閉可能となっている。ゲートバルブ12gは、チャンバ本体12の側壁に沿って設けられている。 The sidewall of the chamber body 12 provides a passage 12p. The substrate W passes through the passage 12p when being transported between the internal space 10s and the outside of the chamber 10. The passage 12p can be opened and closed by a gate valve 12g. The gate valve 12g is provided along the sidewall of the chamber body 12.
プラズマ処理装置1は、基板支持器16を更に備えている。基板支持器16は、チャンバ10内で基板Wを支持するように構成されている。基板Wは、略円盤形状を有し得る。基板支持器16は、支持体15によって支持されていてもよい。支持体15は、チャンバ本体12の底部から上方に延在している。支持体15は、略円筒形状を有している。支持体15は、石英といった絶縁材料から形成されている。 The plasma processing apparatus 1 further includes a substrate support 16. The substrate support 16 is configured to support a substrate W in the chamber 10. The substrate W may have a substantially disk-like shape. The substrate support 16 may be supported by a support 15. The support 15 extends upward from the bottom of the chamber body 12. The support 15 has a substantially cylindrical shape. The support 15 is formed from an insulating material such as quartz.
基板支持器16は、下部電極18を含んでいる。基板支持器16は、静電チャック20を更に含んでいてもよい。基板支持器16は、電極プレート19を更に含んでいてもよい。電極プレート19は、アルミニウムといった導電性材料から形成されている。電極プレート19は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は軸線AXである。下部電極18は、電極プレート19上に設けられている。下部電極18は、アルミニウムといった導電性材料から形成されている。下部電極18は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は軸線AXである。下部電極18は、電極プレート19に電気的に接続されている。 The substrate support 16 includes a lower electrode 18. The substrate support 16 may further include an electrostatic chuck 20. The substrate support 16 may further include an electrode plate 19. The electrode plate 19 is made of a conductive material such as aluminum. The electrode plate 19 has a substantially disk shape, and its central axis is the axis AX. The lower electrode 18 is provided on the electrode plate 19. The lower electrode 18 is made of a conductive material such as aluminum. The lower electrode 18 has a substantially disk shape, and its central axis is the axis AX. The lower electrode 18 is electrically connected to the electrode plate 19.
下部電極18は、その中に流路18fを提供している。流路18fは、熱交換媒体の供給装置(例えば、チラーユニット)に接続されている。この供給装置は、チャンバ10の外部に設けられている。流路18fは、供給装置から配管23aを介して供給される熱交換媒体を受ける。熱交換媒体は、流路18fを流れて、配管23bを介して供給装置に戻される。供給装置は、プラズマ処理装置1の温度調整機構を構成する。 The lower electrode 18 provides a flow path 18f therein. The flow path 18f is connected to a heat exchange medium supply device (e.g., a chiller unit). This supply device is provided outside the chamber 10. The flow path 18f receives the heat exchange medium supplied from the supply device via a pipe 23a. The heat exchange medium flows through the flow path 18f and is returned to the supply device via a pipe 23b. The supply device constitutes a temperature adjustment mechanism of the plasma processing device 1.
静電チャック20は、下部電極18上に設けられている。基板Wは、静電チャック20の上面の上に載置される。静電チャック20は、本体及び電極を有する。本体は、誘電体から形成されている。静電チャック20及びその本体の各々は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は軸線AXである。電極は、導電性を有する膜であり、本体内に設けられている。電極は、スイッチを介して直流電源に接続されている。直流電源からの電圧が電極に印加されると、静電チャック20と基板Wとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Wは、静電チャック20に引き付けられ、静電チャック20によって保持される。 The electrostatic chuck 20 is provided on the lower electrode 18. The substrate W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 20. The electrostatic chuck 20 has a body and an electrode. The body is made of a dielectric material. The electrostatic chuck 20 and its body each have a substantially disk shape, and their central axis is the axis AX. The electrode is a conductive film provided within the body. The electrode is connected to a DC power supply via a switch. When a voltage from the DC power supply is applied to the electrode, an electrostatic attractive force is generated between the electrostatic chuck 20 and the substrate W. Due to the generated electrostatic attractive force, the substrate W is attracted to the electrostatic chuck 20 and held by the electrostatic chuck 20.
基板支持器16は、その周縁部上に搭載されるエッジリングERを支持してもよい。エッジリングERは、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。基板Wは、静電チャック20上且つエッジリングERによって囲まれた領域内に配置される。 The substrate support 16 may support an edge ring ER mounted on its periphery. The edge ring ER may be formed from silicon, silicon carbide, or quartz. The substrate W is positioned on the electrostatic chuck 20 and within the area enclosed by the edge ring ER.
プラズマ処理装置1は、ガス供給ライン25を更に備えていてもよい。ガス供給ライン25は、ガス供給機構からの伝熱ガス(例えばHeガス)を、静電チャック20の上面と基板Wの裏面(下面)との間の間隙に供給する。 The plasma processing apparatus 1 may further include a gas supply line 25. The gas supply line 25 supplies a heat transfer gas (e.g., He gas) from a gas supply mechanism to the gap between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the rear surface (lower surface) of the substrate W.
プラズマ処理装置1は、筒状部28及び絶縁部29を更に備えていてもよい。筒状部28は、チャンバ本体12の底部から上方に延在している。筒状部28は、支持体15の外周に沿って延在している。筒状部28は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部28は、電気的に接地されている。絶縁部29は、筒状部28上に設けられている。絶縁部29は、絶縁性を有する材料から形成されている。絶縁部29は、例えば石英といったセラミックから形成されている。絶縁部29は、略円筒形状を有している。絶縁部29は、電極プレート19の外周、下部電極18の外周、及び静電チャック20の外周に沿って延在している。 The plasma processing apparatus 1 may further include a cylindrical portion 28 and an insulating portion 29. The cylindrical portion 28 extends upward from the bottom of the chamber body 12. The cylindrical portion 28 extends along the outer periphery of the support 15. The cylindrical portion 28 is formed from a conductive material and has a substantially cylindrical shape. The cylindrical portion 28 is electrically grounded. The insulating portion 29 is provided on the cylindrical portion 28. The insulating portion 29 is formed from a material having insulating properties. The insulating portion 29 is formed from a ceramic such as quartz. The insulating portion 29 has a substantially cylindrical shape. The insulating portion 29 extends along the outer periphery of the electrode plate 19, the outer periphery of the lower electrode 18, and the outer periphery of the electrostatic chuck 20.
プラズマ処理装置1は、上部電極30を更に備えている。上部電極30は、基板支持器16の上方に設けられている。上部電極30は、部材32を介して、チャンバ本体12の上部に支持されている。部材32は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極30と部材32は、チャンバ本体12の上部開口を閉じている。 The plasma processing apparatus 1 further includes an upper electrode 30. The upper electrode 30 is provided above the substrate support 16. The upper electrode 30 is supported on the upper part of the chamber body 12 via a member 32. The member 32 is made of an insulating material. The upper electrode 30 and the member 32 close the upper opening of the chamber body 12.
上部電極30は、天板34及び支持体36を含み得る。天板34の下面は、内部空間10sの側の下面であり、内部空間10sを画成している。天板34は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。一実施形態において、天板34は、シリコンから形成されている。天板34は、複数のガス吐出孔34aを提供している。複数のガス吐出孔34aは、天板34をその板厚方向に貫通している。 The upper electrode 30 may include a top plate 34 and a support 36. The bottom surface of the top plate 34 is the bottom surface on the side of the internal space 10s and defines the internal space 10s. The top plate 34 may be formed from a low-resistance conductor or semiconductor with little Joule heat. In one embodiment, the top plate 34 is formed from silicon. The top plate 34 provides a plurality of gas discharge holes 34a. The plurality of gas discharge holes 34a penetrate the top plate 34 in the plate thickness direction.
支持体36は、天板34を着脱自在に支持する。支持体36は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体36は、その中にガス拡散室36aを提供している。支持体36は、複数のガス孔36bを更に提供している。複数のガス孔36bは、ガス拡散室36aから下方に延びている。複数のガス孔36bは、複数のガス吐出孔34aにそれぞれ連通している。支持体36は、ガス導入口36cを更に提供している。ガス導入口36cは、ガス拡散室36aに接続している。ガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。 The support 36 detachably supports the top plate 34. The support 36 is made of a conductive material such as aluminum. The support 36 provides a gas diffusion chamber 36a therein. The support 36 further provides a plurality of gas holes 36b. The plurality of gas holes 36b extend downward from the gas diffusion chamber 36a. The plurality of gas holes 36b are respectively connected to the plurality of gas discharge holes 34a. The support 36 further provides a gas inlet 36c. The gas inlet 36c is connected to the gas diffusion chamber 36a. A gas supply pipe 38 is connected to the gas inlet 36c.
ガス供給管38には、ガスソース群40が、バルブ群41、流量制御器群42、及びバルブ群43を介して、接続されている。ガスソース群40、バルブ群41、流量制御器群42、及びバルブ群43は、ガス供給部GSを構成している。ガスソース群40は、複数のガスソースを含んでいる。ガスソース群40の複数のガスソースは、複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群41及びバルブ群43の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群42は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群42の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群40の複数のガスソースの各々は、バルブ群41の対応の開閉バルブ、流量制御器群42の対応の流量制御器、及びバルブ群43の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管38に接続されている。 The gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via the valve group 41, the flow rate controller group 42, and the valve group 43. The gas source group 40, the valve group 41, the flow rate controller group 42, and the valve group 43 constitute a gas supply section GS. The gas source group 40 includes a plurality of gas sources. The gas sources of the gas source group 40 include a plurality of gas sources. Each of the valve group 41 and the valve group 43 includes a plurality of opening and closing valves. The flow rate controller group 42 includes a plurality of flow rate controllers. Each of the plurality of flow rate controllers of the flow rate controller group 42 is a mass flow controller or a pressure-controlled flow rate controller. Each of the plurality of gas sources of the gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a corresponding opening and closing valve of the valve group 41, a corresponding flow rate controller of the flow rate controller group 42, and a corresponding opening and closing valve of the valve group 43.
プラズマ処理装置1は、バッフル部材48を更に備えていてもよい。バッフル部材48は、筒状部28とチャンバ本体12の側壁との間に設けられている。バッフル部材48は、板状の部材であり得る。バッフル部材48は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面上に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。バッフル部材48は、複数の貫通孔を提供している。チャンバ本体12の底部は、バッフル部材48の下方で排気口12eを提供している。排気口12eには、排気装置50が排気管52を介して接続されている。排気装置50は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。 The plasma processing apparatus 1 may further include a baffle member 48. The baffle member 48 is provided between the cylindrical portion 28 and the side wall of the chamber body 12. The baffle member 48 may be a plate-shaped member. The baffle member 48 is formed, for example, by forming a corrosion-resistant film on the surface of a member made of aluminum. The corrosion-resistant film may be a film made of a ceramic such as yttrium oxide. The baffle member 48 provides a plurality of through holes. The bottom of the chamber body 12 provides an exhaust port 12e below the baffle member 48. An exhaust device 50 is connected to the exhaust port 12e via an exhaust pipe 52. The exhaust device 50 has a pressure adjustment valve and a vacuum pump such as a turbomolecular pump.
プラズマ処理装置1は、高周波電源61を更に備えている。高周波電源61は、プラズマ生成用の高周波電力HFを発生する電源である。高周波電力HFは、第1の周波数を有する。第1の周波数は、例えば27~100MHzの範囲内の周波数である。一例において、第1の周波数は、40MHzである。高周波電源61は、高周波電力HFを下部電極18に供給するために、整合器61m及び電極プレート19を介して下部電極18に接続されている。整合器61mは、整合回路を有している。整合器61mの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器61mの整合回路のインピーダンスは、高周波電源61の負荷からの反射を低減させるように調整される。なお、高周波電源61は、下部電極18に電気的に接続されていなくてもよく、整合器61mを介して上部電極30に接続されていてもよい。高周波電源61は、一実施形態のプラズマ生成部を構成している。 The plasma processing apparatus 1 further includes a high-frequency power supply 61. The high-frequency power supply 61 is a power supply that generates high-frequency power HF for generating plasma. The high-frequency power HF has a first frequency. The first frequency is, for example, within a range of 27 to 100 MHz. In one example, the first frequency is 40 MHz. The high-frequency power supply 61 is connected to the lower electrode 18 via a matching device 61m and an electrode plate 19 in order to supply the high-frequency power HF to the lower electrode 18. The matching device 61m has a matching circuit. The matching circuit of the matching device 61m has a variable impedance. The impedance of the matching circuit of the matching device 61m is adjusted so as to reduce reflection from the load of the high-frequency power supply 61. Note that the high-frequency power supply 61 does not have to be electrically connected to the lower electrode 18, and may be connected to the upper electrode 30 via the matching device 61m. The high-frequency power supply 61 constitutes a plasma generating unit of one embodiment.
プラズマ処理装置1は、バイアス電源62を更に備えている。バイアス電源62は、電極プレート19を介して下部電極18に接続されている。バイアス電源62は、電圧のパルスNPを周期的に発生するように構成されている。パルスNPの電圧の極性は、パルスNPが下部電極18に印加されることにより設定される基板Wの電位が負の電位である限り、負又は正の何れであってもよい。一実施形態においては、バイアス電源62は、電圧のパルスNPとして、負の電圧のパルス又は負の直流電圧のパルスを発生する。パルスNPの周期、即ちパルスNPが発生される時間間隔は、第2の周波数の逆数の時間長を有する。第2の周波数は、第1の周波数よりも低い。第2の周波数は、例えば、1kHz~27MHzの範囲内の周波数である。一例において、第2の周波数は400kHzである。一周期の時間長においてパルスNPが下部電極18に印加される時間が占める割合、即ちデューティー比は、20%以下であってもよい。 The plasma processing apparatus 1 further includes a bias power supply 62. The bias power supply 62 is connected to the lower electrode 18 via the electrode plate 19. The bias power supply 62 is configured to periodically generate a voltage pulse NP. The polarity of the voltage pulse NP may be either negative or positive, as long as the potential of the substrate W set by applying the pulse NP to the lower electrode 18 is a negative potential. In one embodiment, the bias power supply 62 generates a negative voltage pulse or a negative DC voltage pulse as the voltage pulse NP. The period of the pulse NP, i.e., the time interval during which the pulse NP is generated, has a time length that is the reciprocal of the second frequency. The second frequency is lower than the first frequency. The second frequency is, for example, a frequency within a range of 1 kHz to 27 MHz. In one example, the second frequency is 400 kHz. The ratio of the time during which the pulse NP is applied to the lower electrode 18 in the time length of one period, i.e., the duty ratio, may be 20% or less.
一実施形態において、バイアス電源62は、フィルタ62fを介して下部電極18に接続されていてもよい。フィルタ62fは、ローパスフィルタであり、バイアス電源62に流入し得る高周波電力HFを低減させる。 In one embodiment, the bias power supply 62 may be connected to the lower electrode 18 through a filter 62f. The filter 62f is a low-pass filter that reduces high frequency power HF that may flow into the bias power supply 62.
一実施形態において、プラズマ処理装置1は、分析器72を更に備えていてもよい。分析器72は、チャンバ10内で生成されたプラズマの分光分析を実行する。例えば、分析器72は、チャンバ本体12の側壁に設けられた窓74を介して、プラズマの発光を観察する。窓74は、石英等の光学的に透明な部材から構成されている。 In one embodiment, the plasma processing apparatus 1 may further include an analyzer 72. The analyzer 72 performs spectroscopic analysis of the plasma generated in the chamber 10. For example, the analyzer 72 observes the emission of the plasma through a window 74 provided in the side wall of the chamber body 12. The window 74 is made of an optically transparent material such as quartz.
プラズマ処理装置1は、制御部80を更に備える。制御部80は、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置1の各部を制御する。具体的に、制御部80は、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置1の各部を制御する。制御部80は、例えば、ガス供給部GS、排気装置50、高周波電源61、バイアス電源62等を制御する。制御部80による制御により、レシピデータによって指定されたプロセス、例えば方法MTがプラズマ処理装置1において実行される。 The plasma processing apparatus 1 further includes a control unit 80. The control unit 80 is a computer equipped with a processor, a storage device, an input device, a display device, etc., and controls each part of the plasma processing apparatus 1. Specifically, the control unit 80 executes a control program stored in the storage device, and controls each part of the plasma processing apparatus 1 based on recipe data stored in the storage device. The control unit 80 controls, for example, the gas supply unit GS, the exhaust device 50, the high-frequency power supply 61, the bias power supply 62, etc. Under the control of the control unit 80, a process specified by the recipe data, for example, method MT, is executed in the plasma processing apparatus 1.
以下、図1を再び参照して、方法MTについて説明する。以下の説明では、プラズマ処理装置1を用いてそれが図2に示す基板Wに適用される場合を例にとって、方法MTについて説明する。なお、方法MTが適用される基板は、図2に示す基板とは異なる基板であってもよい。また、方法MTでは、プラズマ処理装置1とは異なるプラズマ処理装置が用いられてもよい。 Method MT will be described below with reference to FIG. 1 again. In the following description, method MT will be described using an example in which it is applied to a substrate W shown in FIG. 2 using a plasma processing apparatus 1. Note that the substrate to which method MT is applied may be a substrate different from the substrate shown in FIG. 2. Also, a plasma processing apparatus different from plasma processing apparatus 1 may be used in method MT.
図1に示すように方法MTは、工程STp及び工程STeを含む。工程STpでは、基板Wが基板支持器16上に載置される。工程STeは、基板Wが基板支持器16に載置されている状態で実行される。工程STeでは、膜EFがエッチングされる。工程STeは、工程ST1及び工程ST2を含む。工程ST1及び工程ST2は、基板Wがチャンバ10内で基板支持器16上に載置された状態で実行される。 As shown in FIG. 1, the method MT includes steps STp and STe. In step STp, the substrate W is placed on the substrate support 16. Step STe is performed while the substrate W is placed on the substrate support 16. In step STe, the film EF is etched. Step STe includes steps ST1 and ST2. Step ST1 and ST2 are performed while the substrate W is placed on the substrate support 16 in the chamber 10.
工程ST1では、プラズマ処理装置のチャンバ内で処理ガスのプラズマが生成される。処理ガスは、エッチングされるべき膜EFの膜種に応じて選択される。膜EFがシリコン酸化膜及び/又はシリコン窒化膜を含む場合には、処理ガスはフルオロカーボンガスを含み得る。処理ガスは、アルゴンガスのような希ガス、O2ガスのような酸素ガス、及び他のフッ素含有ガスのうち少なくとも一つを含んでいてもよい。工程ST1では、処理ガスは、プラズマ生成部によって与えられるエネルギーによりチャンバ内で励起される。その結果、チャンバ内でプラズマが生成される。 In step ST1, plasma of a processing gas is generated in a chamber of a plasma processing apparatus. The processing gas is selected according to the type of film EF to be etched. When the film EF includes a silicon oxide film and/or a silicon nitride film, the processing gas may include a fluorocarbon gas. The processing gas may include at least one of a rare gas such as argon gas, an oxygen gas such as O2 gas, and other fluorine-containing gases. In step ST1, the processing gas is excited in the chamber by energy provided by a plasma generating unit. As a result, plasma is generated in the chamber.
プラズマ処理装置1が用いられる場合には、制御部80は、工程ST1において、処理ガスをチャンバ10内に供給するよう、ガス供給部GSを制御する。また、制御部80は、チャンバ10内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置50を制御する。また、制御部80は、高周波電力HFを供給するよう、高周波電源61を制御する。制御部80の制御により、プラズマがチャンバ10内で処理ガスから生成される。なお、工程STeの実行中の高周波電力HFの周波数は、一定であってもよい。工程STeの実行中の高周波電力HFの周波数は、例えば40MHzであってもよい。 When the plasma processing apparatus 1 is used, the control unit 80 controls the gas supply unit GS to supply a processing gas into the chamber 10 in the process ST1. The control unit 80 also controls the exhaust unit 50 to set the pressure in the chamber 10 to a specified pressure. The control unit 80 also controls the high frequency power supply 61 to supply high frequency power HF. Under the control of the control unit 80, plasma is generated from the processing gas in the chamber 10. The frequency of the high frequency power HF during the execution of the process STe may be constant. The frequency of the high frequency power HF during the execution of the process STe may be, for example, 40 MHz.
工程ST2は、工程ST1において生成されたプラズマがチャンバ内に存在するときに行われる。工程ST2は、工程ST1におけるプラズマの生成と同時に行われ得る。工程ST2は、工程ST21を含む。工程ST21では、パルスNPが、基板支持器の下部電極に印加される。工程ST21は、周期的に繰り返される。即ち、工程ST2では、パルスNPが、基板支持器の下部電極に周期的に印加される。工程ST2では、プラズマからのイオンが基板に供給されることにより、膜EFがエッチングされる。 Step ST2 is performed when the plasma generated in step ST1 is present in the chamber. Step ST2 can be performed simultaneously with the generation of plasma in step ST1. Step ST2 includes step ST21. In step ST21, a pulse NP is applied to the lower electrode of the substrate support. Step ST21 is repeated periodically. That is, in step ST2, a pulse NP is applied periodically to the lower electrode of the substrate support. In step ST2, ions from the plasma are supplied to the substrate, thereby etching the film EF.
プラズマ処理装置1が用いられる場合には、制御部80は、工程ST2においてパルスNPを下部電極18に周期的に印加するよう、バイアス電源62を制御する。パルスNPが下部電極18に印加される周期、即ち時間間隔は、第2の周波数の逆数の時間長を有する。第2の周波数は、上述したように、例えば1kHz~27MHzの範囲内の周波数である。一例において、第2の周波数は400kHzである。一周期の時間長においてパルスNPが下部電極18に印加される時間が占める割合、即ちデューティー比は、20%以下であってもよい。 When the plasma processing apparatus 1 is used, the control unit 80 controls the bias power supply 62 to periodically apply the pulse NP to the lower electrode 18 in step ST2. The period, i.e., the time interval, during which the pulse NP is applied to the lower electrode 18 has a time length that is the reciprocal of the second frequency. As described above, the second frequency is, for example, a frequency in the range of 1 kHz to 27 MHz. In one example, the second frequency is 400 kHz. The proportion of the time during which the pulse NP is applied to the lower electrode 18 in the time length of one period, i.e., the duty ratio, may be 20% or less.
工程ST2では、パルスNPの一つ以上のパラメータの各々が、膜EFのエッチングの進行に応じて変更される。パルスNPの一つ以上のパラメータの各々は、工程ST21の繰り返し中に、少なくとも一回変更される。パルスNPの一つ以上のパラメータの各々は、工程ST21の繰り返し中に、段階的に又は徐々に変更されてもよい。パルスNPの一つ以上のパラメータは、パルスNPの電圧のレベル及びパルスNPのデューティー比のうち少なくとも一つを含んでいてもよい。 In step ST2, one or more parameters of the pulse NP are each changed according to the progress of etching of the film EF. Each of the one or more parameters of the pulse NP is changed at least once during the repetition of step ST21. Each of the one or more parameters of the pulse NP may be changed stepwise or gradually during the repetition of step ST21. The one or more parameters of the pulse NP may include at least one of the voltage level of the pulse NP and the duty ratio of the pulse NP.
パルスNPの電圧のレベルは、工程ST2において、基板Wの負の電位の絶対値が膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、少なくとも一回変更され得る。パルスNPの電圧のレベルは、工程ST2において、基板Wの負の電位の絶対値が膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、段階的に又は徐々に変更されてもよい。 The voltage level of the pulse NP may be changed at least once in process ST2 so that the absolute value of the negative potential of the substrate W has an increasing tendency in response to the progress of etching of the film EF. The voltage level of the pulse NP may be changed stepwise or gradually in process ST2 so that the absolute value of the negative potential of the substrate W has an increasing tendency in response to the progress of etching of the film EF.
図4の(a)~図4の(d)の各々は、電圧のパルスの時間変化の例を示す図である。図4の(a)においては、パルスNPの電圧のレベルの段階的な変更が示されている。図4の(a)に示すように、工程ST2において、パルスNPの電圧のレベルは、二つ以上の周期毎に変更されてもよい。図4の(b)においては、パルスNPの電圧のレベルの徐々の変化が示されている。図4の(b)に示すように、工程ST2において、パルスNPの電圧のレベルは、一周期毎に変更されてもよい。 Each of FIG. 4(a) to FIG. 4(d) is a diagram showing an example of the change in the voltage pulse over time. In FIG. 4(a), a gradual change in the voltage level of the pulse NP is shown. As shown in FIG. 4(a), in step ST2, the voltage level of the pulse NP may be changed every two or more cycles. In FIG. 4(b), a gradual change in the voltage level of the pulse NP is shown. As shown in FIG. 4(b), in step ST2, the voltage level of the pulse NP may be changed every cycle.
一実施形態では、工程ST2において、パルスNPの負の電圧又は負の直流電圧の絶対値が、膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、少なくとも一回増加されてもよい。工程ST2において、パルスNPの負の電圧又は負の直流電圧の絶対値は、膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、段階的に又は徐々に増加されてもよい。 In one embodiment, in step ST2, the absolute value of the negative voltage or negative DC voltage of the pulse NP may be increased at least once so as to have an increasing tendency in accordance with the progress of etching of the film EF. In step ST2, the absolute value of the negative voltage or negative DC voltage of the pulse NP may be increased stepwise or gradually so as to have an increasing tendency in accordance with the progress of etching of the film EF.
パルスNPのデューティー比は、工程ST2において、膜EFのエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように、少なくとも一回減少され得る。パルスNPのデューティー比は、工程ST2において、膜EFのエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように、段階的に又は徐々に減少されてもよい。図4の(c)においては、パルスNPのデューティー比の段階的な減少が示されている。図4の(c)に示すように、工程ST2において、パルスNPのデューティー比は、二つ以上の周期毎に減少されてもよい。図4の(d)においては、パルスNPのデューティー比の徐々の変化が示されている。図4の(d)に示すように、工程ST2において、パルスNPのデューティー比は、一周期毎に減少されてもよい。 The duty ratio of the pulse NP may be reduced at least once in step ST2 so as to have a decreasing tendency in accordance with the progress of etching of the film EF. The duty ratio of the pulse NP may be reduced stepwise or gradually in step ST2 so as to have a decreasing tendency in accordance with the progress of etching of the film EF. In FIG. 4(c), a stepwise reduction in the duty ratio of the pulse NP is shown. As shown in FIG. 4(c), in step ST2, the duty ratio of the pulse NP may be reduced every two or more cycles. In FIG. 4(d), a gradual change in the duty ratio of the pulse NP is shown. As shown in FIG. 4(d), in step ST2, the duty ratio of the pulse NP may be reduced every cycle.
一実施形態において、パルスNPのデューティー比は、工程ST2において、15%以上、20%以下の範囲内の比を有するように、減少されてもよい。なお、工程ST2の実行中に、パルスNPの電圧の絶対値及びパルスNPのデューティー比は、同時に変更されてもよく、異なるタイミングで変更されてもよい。 In one embodiment, the duty ratio of the pulse NP may be reduced in step ST2 to have a ratio within a range of 15% or more and 20% or less. During the execution of step ST2, the absolute value of the voltage of the pulse NP and the duty ratio of the pulse NP may be changed simultaneously or at different times.
工程ST2において、制御部80は、膜EFのエッチングの進行に応じてパルスNPの一つ以上のパラメータの各々を少なくとも一回変更するよう、バイアス電源62を制御する。工程ST2において、制御部80は、基板Wの負の電位の絶対値が膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、パルスNPの電圧のレベルを少なくとも一回変更させるよう、バイアス電源62を制御し得る。パルスNPの電圧が負の極性を有する場合には、工程ST2において、制御部80は、パルスNPの電圧の絶対値が膜EFのエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、パルスNPの電圧の絶対値を少なくとも一回増加させるよう、バイアス電源62を制御してもよい。工程ST2において、制御部80は、パルスNPのデューティー比が膜EFのエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように、パルスNPのデューティー比を少なくとも一回減少させるよう、バイアス電源62を制御してもよい。 In step ST2, the control unit 80 controls the bias power supply 62 to change one or more parameters of the pulse NP at least once in response to the progress of etching of the film EF. In step ST2, the control unit 80 may control the bias power supply 62 to change the level of the voltage of the pulse NP at least once so that the absolute value of the negative potential of the substrate W has an increasing tendency in response to the progress of etching of the film EF. When the voltage of the pulse NP has a negative polarity, in step ST2, the control unit 80 may control the bias power supply 62 to increase the absolute value of the voltage of the pulse NP at least once so that the absolute value of the voltage of the pulse NP has an increasing tendency in response to the progress of etching of the film EF. In step ST2, the control unit 80 may control the bias power supply 62 to decrease the duty ratio of the pulse NP at least once so that the duty ratio of the pulse NP has a decreasing tendency in response to the progress of etching of the film EF.
一実施形態において、工程ST2は、工程ST21に加えて、工程ST22を含んでいてもよい。工程ST2は、工程ST2a及び工程ST2bを更に含んでいてもよい。工程ST2aでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、例えば工程ST21の繰り返し回数が所定回数に達している場合に満たされるものと判定される。所定回数は、レシピデータの一部として指定されていてもよい。工程ST2aにおいて停止条件が満たされないものと判定されると、次いで工程ST2bの判定が行われる。 In one embodiment, in addition to step ST21, step ST2 may include step ST22. Step ST2 may further include step ST2a and step ST2b. In step ST2a, it is determined whether a stop condition is satisfied. The stop condition is determined to be satisfied, for example, when the number of repetitions of step ST21 reaches a predetermined number. The predetermined number may be specified as part of the recipe data. If it is determined that the stop condition is not satisfied in step ST2a, then a determination is made for step ST2b.
工程ST2bでは、パルスNPの一つ以上のパラメータの何れかが変更されるべきか否かが判定される。パルスNPの一つ以上のパラメータの各々の変更のタイミングは、レシピデータの一部として規定されていてもよい。工程ST2bにおいてパルスNPの一つ以上のパラメータの何れもが変更されるべきでないと判定される場合には、処理は、工程ST21に進む。 In step ST2b, it is determined whether any of the one or more parameters of the pulse NP should be changed. The timing of each change of the one or more parameters of the pulse NP may be specified as part of the recipe data. If it is determined in step ST2b that none of the one or more parameters of the pulse NP should be changed, the process proceeds to step ST21.
一方、工程ST2bにおいてパルスNPの一つ以上のパラメータの何れかが変更されるべきと判定される場合には、処理は、工程ST22に進む。一例では、同じレベルのパルスNPが続けて出力された回数(即ち、同じレベルのパルスNPが出力された連続する周期の数)が所定回数に達している場合に、処理は、工程ST22に進む。別の例では、分析器72によって取得される複数の波長の光それぞれの発光強度から、エッチングされている膜の種類が切り替わっているものと判断される場合に、処理は工程ST22に進む。例えば、膜EFがシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層を含むである場合には、シリコン酸化膜がエッチングされているときには483nmの波長の発光強度が大きく、シリコン窒化膜がエッチングされているときには387nmの波長の発光強度が大きくなる。膜EFがシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層を含む場合には、これらの波長の光の発光強度を観察することにより、エッチングされている膜の種類が切り替わるタイミングが特定され、かかるタイミングで工程ST22が行われる。 On the other hand, if it is determined in step ST2b that one or more parameters of the pulse NP should be changed, the process proceeds to step ST22. In one example, if the number of consecutive pulses NP of the same level are output (i.e., the number of consecutive periods in which the pulse NP of the same level is output) reaches a predetermined number, the process proceeds to step ST22. In another example, if it is determined that the type of film being etched has been changed from the emission intensity of each of the multiple wavelengths of light acquired by the analyzer 72, the process proceeds to step ST22. For example, if the film EF includes a stack of a silicon oxide film and a silicon nitride film, the emission intensity of a wavelength of 483 nm is high when the silicon oxide film is etched, and the emission intensity of a wavelength of 387 nm is high when the silicon nitride film is etched. If the film EF includes a stack of a silicon oxide film and a silicon nitride film, the emission intensity of the light of these wavelengths is observed to identify the timing at which the type of film being etched is changed, and step ST22 is performed at that timing.
工程ST22においては、変更されるべきパルスNPのパラメータが変更される。パルスNPの電圧のレベルが変更されるべきパラメータである場合には、工程ST22において当該レベルが変更される。例えば、パルスNPの電圧が負の極性を有する場合には、工程ST22においてパルスNPの電圧の絶対値が増加される。パルスNPのデューティー比が変更されるべきパラメータである場合には、工程ST22において当該デューティー比が減少される。なお、パルスNPの変更されるべきパラメータの変更値は、レシピデータの一部として規定されていてもよい。工程ST22の後に、処理は、工程ST21に進む。 In step ST22, the parameter of the pulse NP to be changed is changed. If the voltage level of the pulse NP is a parameter to be changed, the level is changed in step ST22. For example, if the voltage of the pulse NP has negative polarity, the absolute value of the voltage of the pulse NP is increased in step ST22. If the duty ratio of the pulse NP is a parameter to be changed, the duty ratio is decreased in step ST22. The change value of the parameter of the pulse NP to be changed may be specified as part of the recipe data. After step ST22, the process proceeds to step ST21.
工程ST21が周期的に繰り返された後に工程ST2aにおいて停止条件が満たされるものと判定されると、工程ST2が終了し、方法MTが終了する。図5は、図1に示すエッチング方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図である。工程ST2では、膜EFはそれにマスクMKのパターンを転写するようにエッチングされる。その結果、開口が膜EFに形成される。工程ST2では、図5に示すように、膜EFは、下地領域URを部分的に露出させるようにエッチングされてもよい。 When it is determined that the stop condition is satisfied in step ST2a after step ST21 is repeated periodically, step ST2 ends and method MT ends. FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate to which the etching method shown in FIG. 1 is applied. In step ST2, the film EF is etched to transfer the pattern of the mask MK to it. As a result, an opening is formed in the film EF. In step ST2, the film EF may be etched to partially expose the underlying region UR, as shown in FIG. 5.
方法MTでは、基板Wの膜EFに形成されている開口の深さが浅いときには、基板Wの負の電位の絶対値は比較的小さいので、膜EFは比較的低いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。また、基板Wの膜EFに形成されている開口の深さが深いときには、基板Wの負の電位の絶対値は比較的大きいので、膜EFは比較的高いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。開口の深さが浅いときに用いられる比較的低いエネルギーを有するイオンは、マスクMKのエッチンを抑制するので、マスクMKのエッチングに対する膜EFのエッチングの選択性を高める。また、開口の深さが浅いときに用いられる比較的低いエネルギーを有するイオンは、膜EFに形成される開口の垂直性の劣化を抑制し得る。また、開口の深さが深いときに用いられる比較的高いエネルギーを有するイオンは、膜EFのエッチングレートを高めることにより、マスクMKのエッチングに対する膜EFのエッチングの選択性を高める。また、開口の深さが深いときに用いられる比較的高いエネルギーを有するイオンは、膜EFに形成される開口の垂直性を高める。したがって、方法MTによれば、膜EFに形成される開口の垂直性とマスクMKのエッチングに対する膜EFのエッチングの選択性が高められる。 In the method MT, when the depth of the opening formed in the film EF of the substrate W is shallow, the absolute value of the negative potential of the substrate W is relatively small, so the film EF is etched using ions having a relatively low energy. Also, when the depth of the opening formed in the film EF of the substrate W is deep, the absolute value of the negative potential of the substrate W is relatively large, so the film EF is etched using ions having a relatively high energy. Ions having a relatively low energy used when the depth of the opening is shallow suppress the etching of the mask MK, thereby increasing the selectivity of the etching of the film EF relative to the etching of the mask MK. Also, ions having a relatively low energy used when the depth of the opening is shallow can suppress the deterioration of the verticality of the opening formed in the film EF. Also, ions having a relatively high energy used when the depth of the opening is deep increase the etching rate of the film EF, thereby increasing the selectivity of the etching of the film EF relative to the etching of the mask MK. Also, ions having a relatively high energy used when the depth of the opening is deep increase the verticality of the opening formed in the film EF. Therefore, method MT improves the verticality of the openings formed in film EF and the selectivity of etching film EF relative to etching mask MK.
一実施形態においては、周期的に印加されるパルスNPの電圧は、負の極性を有する。周期的に印加されるパルスNPの電圧の絶対値が増加傾向を有する場合には、基板Wの膜EFに形成されている開口の深さが浅いときに、比較的低い絶対値を有する負の電圧のパルスNPが下部電極18に供給される。したがって、膜EFは比較的低いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。また、膜EFに形成されている開口の深さが深いときには、比較的高い絶対値を有する負の電圧のパルスNPが下部電極18に供給され、膜EFは比較的高いエネルギーを有するイオンを用いてエッチングされる。 In one embodiment, the voltage of the periodically applied pulse NP has a negative polarity. When the absolute value of the voltage of the periodically applied pulse NP has an increasing tendency, when the depth of the opening formed in the film EF of the substrate W is shallow, a pulse NP of a negative voltage having a relatively low absolute value is supplied to the lower electrode 18. Thus, the film EF is etched using ions having a relatively low energy. Also, when the depth of the opening formed in the film EF is deep, a pulse NP of a negative voltage having a relatively high absolute value is supplied to the lower electrode 18, and the film EF is etched using ions having a relatively high energy.
周期的に印加されるパルスNPのデューティー比が減少傾向を有する場合には、膜EFのエッチングの進行につれてマスクMKのエッチングレートが低下する。したがって、マスクMKのエッチングに対する膜EFのエッチングの選択性が高められる。また、パルスNPのデューティー比が、15%以上、20%以下の比を有するように減少される場合には、膜EFのエッチングレートの低下を抑制しつつ、マスクMKのエッチングを更に抑制することが可能となる。 When the duty ratio of the periodically applied pulse NP has a decreasing tendency, the etching rate of the mask MK decreases as the etching of the film EF progresses. Therefore, the selectivity of the etching of the film EF relative to the etching of the mask MK is improved. Furthermore, when the duty ratio of the pulse NP is decreased to have a ratio of 15% or more and 20% or less, it is possible to further suppress the etching of the mask MK while suppressing the decrease in the etching rate of the film EF.
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。 Although various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the exemplary embodiments described above. In addition, elements in different embodiments may be combined to form other embodiments.
例えば、第1の期間と第2の期間が交互に繰り返され、第2の期間における高周波電力HFの電力レベルが第1の期間にける高周波電力HFの電力レベルよりも低くなるように、設定されてもよい。第2の期間において高周波電力HFの電力レベルはゼロに設定されてもよい。即ち、第2の期間において高周波電力HFの供給が停止されてもよい。また、第2の期間において周期的に印加されるパルスNPの電圧の絶対値が、第1の期間において周期的に印加されるパルスNPの電圧の絶対値よりも低くなるように設定されてもよい。第2の期間においてパルスNPの印加は停止されてもよい。なお、方法MTにおいてエッチングされる膜がシリコン酸化膜である場合には、第1の期間と第2の期間を含む一周期の時間長の逆数、即ちパルス周波数は、2kHzであってもよい。方法MTにおいてエッチングされる膜がシリコン窒化膜である場合には、パルス周波数は、5kHz以上、10kHz以下であってもよい。 For example, the first period and the second period may be alternately repeated, and the power level of the high frequency power HF in the second period may be set to be lower than the power level of the high frequency power HF in the first period. The power level of the high frequency power HF in the second period may be set to zero. That is, the supply of the high frequency power HF may be stopped in the second period. Also, the absolute value of the voltage of the pulse NP periodically applied in the second period may be set to be lower than the absolute value of the voltage of the pulse NP periodically applied in the first period. The application of the pulse NP may be stopped in the second period. Note that, when the film to be etched in the method MT is a silicon oxide film, the reciprocal of the time length of one cycle including the first period and the second period, i.e., the pulse frequency, may be 2 kHz. When the film to be etched in the method MT is a silicon nitride film, the pulse frequency may be 5 kHz or more and 10 kHz or less.
また、方法MTでは、基板支持器の下部電極に対して周期的に印加されるパルスNPの一つ以上のパラメータを変更することができる限り、任意のプラズマ処理装置が用いられてもよい。そのようなプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。 In addition, in the method MT, any plasma processing apparatus may be used as long as one or more parameters of the pulse NP periodically applied to the lower electrode of the substrate support can be changed. Examples of such plasma processing apparatus include an inductively coupled plasma processing apparatus, an electron cyclotron resonance (ECR) plasma processing apparatus, and a plasma processing apparatus that generates plasma using surface waves such as microwaves.
以下、方法MTの評価のために行った種々の実験について説明する。本開示は、これらの実験によって限定されるものではない。 Below, we will explain various experiments that were conducted to evaluate Method MT. This disclosure is not limited to these experiments.
(第1の実験) (First experiment)
第1の実験では、プラズマ処理装置1を用いて図2に示す基板Wと同じ複数のサンプル基板に方法MTを適用した。サンプル基板の各々において、マスクMKは、多結晶シリコン膜から形成されマスクであった。膜FAは、シリコン酸化膜であり、膜FBは、シリコン窒化膜であった。第1の実験では、エッチングの時間(工程ST2の時間長)及びパルスNPの負の直流電圧の絶対値の互いに異なる条件の下で、複数のサンプル基板の膜EFをエッチングした。以下、工程ST1及び工程ST2の他の条件を示す。
<工程ST1及び工程ST2の条件>
高周波電力HF:40MHz、1500W
パルスNPの第2の周波数:400kHz
パルスNPのデューティー比:15%
処理ガス:フルオロカーボンガス、O2ガス、アルゴンガスを含む混合ガス
In the first experiment, the method MT was applied to a plurality of sample substrates identical to the substrate W shown in FIG. 2 using the plasma processing apparatus 1. In each of the sample substrates, the mask MK was a mask formed of a polycrystalline silicon film. The film FA was a silicon oxide film, and the film FB was a silicon nitride film. In the first experiment, the film EF of a plurality of sample substrates was etched under different conditions of the etching time (time length of step ST2) and the absolute value of the negative DC voltage of the pulse NP. Other conditions for steps ST1 and ST2 are shown below.
<Conditions of Step ST1 and Step ST2>
High frequency power HF: 40MHz, 1500W
Second frequency of pulse NP: 400 kHz
Pulse NP duty ratio: 15%
Processing gas: mixed gas containing fluorocarbon gas, O2 gas, and argon gas
第1の実験では、各サンプル基板の膜EFのエッチング結果から、エッチングの開始からの四つの時間の区間における選択比を求めた。四つの時間の区間は、エッチングの開始時点を基準として、0秒~60秒、60秒~120秒、120秒~180秒、180秒~240秒であった。選択比は、膜EFのエッチングレートをマスクMKのエッチングレートで除すことにより求めた。四つの時間の区間と選択比との関係を図6に示す。図6に示すように、エッチングの開始からの経過時間が短いとき、即ち膜EFに形成されている開口が浅いときには、小さい絶対値を有する負の直流電圧のパルスNPを用いることにより、高い選択比が得られることが確認された。また、エッチングの開始からの経過時間が長いとき、即ち膜EFに形成されている開口が深いときには、大きい絶対値を有する負の直流電圧のパルスNPを用いることにより、高い選択比が得られることが確認された。このことから、工程ST2においてパルスNPの電圧の絶対値が増加傾向を有するようにパルスNPの電圧の絶対値を少なくとも一回増加させることにより、高い選択比が得られることが確認された。 In the first experiment, the selectivity in four time intervals from the start of etching was obtained from the etching results of the film EF of each sample substrate. The four time intervals were 0 to 60 seconds, 60 to 120 seconds, 120 to 180 seconds, and 180 to 240 seconds, based on the start of etching. The selectivity was obtained by dividing the etching rate of the film EF by the etching rate of the mask MK. The relationship between the four time intervals and the selectivity is shown in FIG. 6. As shown in FIG. 6, when the time elapsed from the start of etching is short, that is, when the opening formed in the film EF is shallow, it was confirmed that a high selectivity can be obtained by using a pulse NP of a negative DC voltage with a small absolute value. In addition, when the time elapsed from the start of etching is long, that is, when the opening formed in the film EF is deep, it was confirmed that a high selectivity can be obtained by using a pulse NP of a negative DC voltage with a large absolute value. From this, it was confirmed that a high selectivity ratio can be obtained by increasing the absolute value of the voltage of the pulse NP at least once in step ST2 so that the absolute value of the voltage of the pulse NP has an increasing tendency.
また、第1の実験では、各サンプル基板の膜EFのエッチング結果から、膜EFに形成された開口の深さと膜FAにおける開口の最大幅(Bowing CD)及び膜FBにおける開口の最大幅(Bowing CD)の各々との関係を求めた。図7は、膜EFに形成された開口の深さと膜FBにおける開口の最大幅(Bowing CD)との関係を示すグラフである。図8は、膜EFに形成された開口の深さと膜FAにおける開口の最大幅(Bowing CD)との関係を示すグラフである。図7及び図8に示すように、膜EFに形成された開口の深さが浅いときには、パルスNPの電圧の絶対値に対する膜FA及び膜FBの各々のBowing CDの依存性は小さかった。膜EFに形成された開口の深さが深いときには、パルスNPの電圧の絶対値が大きいほど、膜FA及び膜FBの各々のBowing CDは小さくなっていた。このことから、工程ST2においてパルスNPの電圧の絶対値が増加傾向を有するようにパルスNPの電圧の絶対値を少なくとも一回増加させることにより、高い選択比と共に膜EFの開口の高い垂直性を得られることが確認された。 In the first experiment, the relationship between the depth of the opening formed in the film EF and the maximum width of the opening in the film FA (Bowing CD) and the maximum width of the opening in the film FB (Bowing CD) was obtained from the etching results of the film EF of each sample substrate. Figure 7 is a graph showing the relationship between the depth of the opening formed in the film EF and the maximum width of the opening in the film FB (Bowing CD). Figure 8 is a graph showing the relationship between the depth of the opening formed in the film EF and the maximum width of the opening in the film FA (Bowing CD). As shown in Figures 7 and 8, when the depth of the opening formed in the film EF was shallow, the dependency of the Bowing CD of each of the films FA and FB on the absolute value of the voltage of the pulse NP was small. When the depth of the opening formed in the film EF was deep, the greater the absolute value of the voltage of the pulse NP, the smaller the Bowing CD of each of the films FA and FB. From this, it was confirmed that by increasing the absolute value of the voltage of the pulse NP at least once in step ST2 so that the absolute value of the voltage of the pulse NP has an increasing tendency, it is possible to obtain a high selectivity as well as a high perpendicularity of the opening of the film EF.
(第2の実験) (Second experiment)
第2の実験では、プラズマ処理装置1を用いて複数のサンプル基板に方法MTを適用した。第2の実験で用いた複数のサンプル基板の各々は、第1の実験で用いたサンプル基板と同じ構成を有するものであった。第2の実験では、パルスNPの電圧の絶対値及びデューティー比の異なる条件の下で、複数のサンプル基板の膜EFをエッチングした。以下、工程ST1及び工程ST2の他の条件を示す。
<工程ST1及び工程ST2の条件>
高周波電力HF:40MHz、1500W
パルスNPの第2の周波数:400kHz
処理ガス:フルオロカーボンガス、O2ガス、アルゴンガスを含む混合ガス
In the second experiment, the method MT was applied to a plurality of sample substrates using the plasma processing apparatus 1. Each of the plurality of sample substrates used in the second experiment had the same configuration as the sample substrate used in the first experiment. In the second experiment, the film EF of the plurality of sample substrates was etched under different conditions of the absolute value of the voltage of the pulse NP and the duty ratio. Other conditions for the process ST1 and the process ST2 are shown below.
<Conditions of Step ST1 and Step ST2>
High frequency power HF: 40MHz, 1500W
Second frequency of pulse NP: 400 kHz
Processing gas: mixed gas containing fluorocarbon gas, O2 gas, and argon gas
第2の実験では、複数のサンプル基板のエッチング結果から、パルスNPのデューティー比と膜FAのエッチングレート及びマスクMKのエッチグレートの各々との関係を求めた。図9に、パルスNPのデューティー比と膜FAのエッチングレートとの関係を示す。図10に、パルスNPのデューティー比とマスクMKのエッチングレートとの関係を示す。図10に示すように、マスクMKのエッチングレートは、パルスNPのデューティー比の減少に応じて低下していた。図9に示すように、パルスNPのデューティー比の減少に応じた膜FAのエッチングレートの低下は、パルスNPのデューティー比が20%から15%の範囲内で減少される限りにおいては、小さかった。したがって、周期的に印加されるパルスNPのデューティー比が減少傾向を有する場合には、選択性が高められることが確認された。また、パルスNPのデューティー比が、20%以上、15%以下の比を有するように減少される場合には、膜EFのエッチングレートの低下を抑制しつつ、マスクMKのエッチングを更に抑制することが可能となることが確認された。 In the second experiment, the relationship between the duty ratio of the pulse NP and the etching rate of the film FA and the etching rate of the mask MK was obtained from the etching results of multiple sample substrates. FIG. 9 shows the relationship between the duty ratio of the pulse NP and the etching rate of the film FA. FIG. 10 shows the relationship between the duty ratio of the pulse NP and the etching rate of the mask MK. As shown in FIG. 10, the etching rate of the mask MK decreased with the decrease in the duty ratio of the pulse NP. As shown in FIG. 9, the decrease in the etching rate of the film FA with the decrease in the duty ratio of the pulse NP was small as long as the duty ratio of the pulse NP was decreased within the range of 20% to 15%. Therefore, it was confirmed that the selectivity was increased when the duty ratio of the periodically applied pulse NP had a decreasing tendency. In addition, it was confirmed that it was possible to further suppress the etching of the mask MK while suppressing the decrease in the etching rate of the film EF when the duty ratio of the pulse NP was decreased to have a ratio of 20% or more and 15% or less.
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。 From the foregoing, it will be understood that the various embodiments of the present disclosure have been described herein for purposes of illustration, and that various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Accordingly, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with the true scope and spirit being indicated by the appended claims.
1…プラズマ処理装置、10…チャンバ、16…基板支持器、18…下部電極、61…高周波電源、62…バイアス電源。 1...plasma processing apparatus, 10...chamber, 16...substrate support, 18...lower electrode, 61...high frequency power supply, 62...bias power supply.
Claims (16)
前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、a substrate support disposed within the chamber;
前記チャンバ内に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、a gas supply configured to supply a process gas into the chamber;
前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、a plasma generating unit configured to generate a plasma from the process gas in the chamber;
前記基板支持器に電気的に接続されており、一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加する第1の期間と該一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加しない第2の期間とを含む周期で周期的に前記基板支持器に前記一つの電圧パルスを印加するように構成されたバイアス電源と、a bias power supply electrically connected to the substrate support and configured to periodically apply a voltage pulse to the substrate support with a period including a first period during which a voltage pulse is applied to the substrate support and a second period during which the voltage pulse is not applied to the substrate support;
前記ガス供給部、前記プラズマ生成部、及び前記バイアス電源を制御するように構成された制御部と、A control unit configured to control the gas supply unit, the plasma generation unit, and the bias power supply;
を備え、Equipped with
前記周期は、1kHz~27MHzの範囲内の周波数の逆数の時間長を有し、The period has a time length that is the inverse of a frequency within a range of 1 kHz to 27 MHz,
前記制御部は、The control unit is
(a)前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するよう、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御し、(a) controlling the gas supply unit and the plasma generating unit to generate plasma from the processing gas in the chamber;
(b)前記プラズマ中のイオンを前記基板支持器上の基板に供給して該基板の膜をエッチングするために、前記周期で前記一つの電圧パルスを周期的に前記基板支持器に印加するよう、前記バイアス電源を制御し、(b) controlling the bias power supply to periodically apply the one voltage pulse to the substrate support during the period to supply ions in the plasma to a substrate on the substrate support to etch a film on the substrate;
前記(b)の制御において、前記基板の負の電位の絶対値が前記膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように前記周期の繰り返しにおいて前記一つの電圧パルスの電圧のレベルを少なくとも一回変更させるよう、前記バイアス電源を制御する、In the control of (b), the bias power supply is controlled so as to change the voltage level of the one voltage pulse at least once in the repetition of the period so that the absolute value of the negative potential of the substrate has an increasing tendency in accordance with the progress of etching of the film.
ように構成されている、プラズマ処理装置。The plasma processing apparatus is configured as follows.
前記制御部は、前記(b)において、前記一つの電圧パルスの電圧の絶対値が前記膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように前記周期の繰り返しにおいて前記一つの電圧パルスの電圧の絶対値を少なくとも一回増加するよう、前記バイアス電源を制御するように構成されている、
請求項1に記載のプラズマ処理装置。 the one voltage pulse is a negative voltage pulse or a negative DC voltage pulse;
The control unit is configured to control the bias power supply so that the absolute value of the voltage of the one voltage pulse increases at least once in the repetition of the period in (b) so that the absolute value of the voltage of the one voltage pulse has an increasing tendency according to the progress of etching of the film.
The plasma processing apparatus according to claim 1 .
前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
前記基板支持器に電気的に接続されており、一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加する第1の期間と該一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加しない第2の期間とを含む周期で周期的に前記基板支持器に前記一つの電圧パルスを印加するように構成されたバイアス電源と、
前記ガス供給部、前記プラズマ生成部、及び前記バイアス電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記周期は、1kHz~27MHzの範囲内の周波数の逆数の時間長を有し、
前記制御部は、
(a)前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するよう、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御し、
(b)前記プラズマ中のイオンを前記基板支持器上の基板に供給して該基板の膜をエッチングするために、前記周期で前記一つの電圧パルスを周期的に前記基板支持器に印加するよう、前記バイアス電源を制御し、
前記(b)の制御において、前記一つの電圧パルスのデューティー比が前記膜のエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように、前記周期の繰り返しにおいて前記一つの電圧パルスの前記デューティー比を少なくとも一回減少させるよう、前記バイアス電源を制御する、
ように構成されている、プラズマ処理装置。 A chamber;
a substrate support disposed within the chamber;
a gas supply configured to supply a process gas into the chamber;
a plasma generating unit configured to generate a plasma from the process gas in the chamber;
a bias power supply electrically connected to the substrate support and configured to periodically apply a voltage pulse to the substrate support with a period including a first period during which a voltage pulse is applied to the substrate support and a second period during which the voltage pulse is not applied to the substrate support;
A control unit configured to control the gas supply unit, the plasma generation unit, and the bias power supply;
Equipped with
The period has a time length that is the inverse of a frequency within a range of 1 kHz to 27 MHz,
The control unit is
(a) controlling the gas supply unit and the plasma generating unit to generate plasma from the processing gas in the chamber;
(b) controlling the bias power supply to periodically apply the one voltage pulse to the substrate support during the period to supply ions in the plasma to a substrate on the substrate support to etch a film on the substrate;
In the control of (b) , the bias power supply is controlled so that the duty ratio of the one voltage pulse has a decreasing tendency in accordance with the progress of etching of the film, and the duty ratio of the one voltage pulse is reduced at least once in the repetition of the period.
The plasma processing apparatus is configured as follows .
前記基板支持器上に載置された前記基板の前記膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記膜をエッチングする前記工程は、
(a)前記チャンバ内で処理ガスからプラズマを生成する工程と、
(b)一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加する第1の期間と該一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加しない第2の期間とを含む周期で周期的に前記基板支持器に前記一つの電圧パルスを印加して前記プラズマからのイオンを前記基板に供給することにより前記膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記周期は、1kHz~27MHzの範囲内の周波数の逆数の時間長を有し、
前記(b)において、前記基板の負の電位の絶対値が前記膜のエッチングの進行に応じた増加傾向を有するように、前記周期の繰り返しにおいて前記一つの電圧パルスの電圧のレベルが少なくとも一回変更される、エッチング方法。 placing a substrate on a substrate support disposed within a chamber of a plasma processing apparatus, the substrate having a film and a mask disposed on the film;
Etching the film on the substrate placed on the substrate support ;
Including,
The step of etching the film includes:
(a) generating a plasma from a process gas in the chamber;
(b) periodically applying a voltage pulse to the substrate support, the voltage pulse including a first period during which the voltage pulse is applied to the substrate support and a second period during which the voltage pulse is not applied to the substrate support, to supply ions from the plasma to the substrate, thereby etching the film;
Including,
The period has a time length that is the inverse of a frequency within a range of 1 kHz to 27 MHz,
In the etching method (b), the voltage level of the one voltage pulse is changed at least once in the repetition of the period so that the absolute value of the negative potential of the substrate has an increasing tendency according to the progress of etching of the film.
前記基板支持器上に載置された前記基板の前記膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記膜をエッチングする前記工程は、
(a)前記チャンバ内で処理ガスからプラズマを生成する工程と、
(b)一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加する第1の期間と該一つの電圧パルスを前記基板支持器に印加しない第2の期間とを含む周期で周期的に前記基板支持器に前記一つの電圧パルスを印加して前記プラズマからのイオンを前記基板に供給することにより前記膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記(b)において、前記周期の繰り返しにおいて前記一つの電圧パルスのデューティー比が、前記膜のエッチングの進行に応じた減少傾向を有するように少なくとも一回減少される、エッチング方法。
placing a substrate on a substrate support disposed within a chamber of a plasma processing apparatus, the substrate having a film and a mask disposed on the film;
Etching the film on the substrate placed on the substrate support ;
Including,
The step of etching the film includes:
(a) generating a plasma from a process gas in the chamber;
(b) periodically applying a voltage pulse to the substrate support, the voltage pulse including a first period during which the voltage pulse is applied to the substrate support and a second period during which the voltage pulse is not applied to the substrate support, to supply ions from the plasma to the substrate, thereby etching the film;
Including,
The etching method according to (b), wherein the duty ratio of the one voltage pulse in the repetition of the period is reduced at least once so as to have a decreasing tendency in accordance with the progress of etching of the film.
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