KR102181419B1 - Plasma processing method and plasma processing apparatus - Google Patents

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KR102181419B1
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마사후미 우라카와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 구성의 변경을 필요로 하지 않으면서 피처리체의 피처리면의 균일성을 유지하는 것을 과제로 한다.
플라즈마 처리 방법은 가스 공급 공정과, 전력 공급 공정과, 에칭 공정을 포함한다. 가스 공급 공정은 피처리체가 배치된 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급한다. 전력 공급 공정은 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 공급한다. 에칭 공정은 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다.An object of the present invention is to maintain the uniformity of the surface to be processed of the object to be processed without requiring a change in the configuration.
The plasma processing method includes a gas supply process, a power supply process, and an etching process. In the gas supply process, the processing gas is supplied into the processing container in which the object to be processed is disposed. In the power supply process, power for generating plasma of the processing gas supplied to the inside of the processing vessel, and power for generating plasma with a frequency of 100 MHz to 150 MHz, and power for bias, which is a power having a frequency lower than that for generating plasma, are used. Supply. In the etching step, the processing target object is etched by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz.

Description

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma processing method and plasma processing apparatus TECHNICAL FIELD [Plasma PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명의 여러가지 측면 및 실시형태는 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. Various aspects and embodiments of the present invention relate to a plasma processing method and a plasma processing apparatus.

반도체의 제조 프로세스에서는, 박막의 퇴적 또는 에칭 등을 목적으로 한 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 널리 이용되고 있다. 고성능 및 고기능의 반도체를 얻기 위해서는, 피처리체의 피처리면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 바람직하다.In a semiconductor manufacturing process, a plasma processing apparatus for performing plasma processing for the purpose of depositing or etching a thin film is widely used. In order to obtain a high-performance and high-functional semiconductor, it is preferable to perform a uniform plasma treatment on the surface to be processed of the object to be processed.

최근의 플라즈마 처리에 있어서는, 주파수가 비교적 높은 고주파 전력을 이용하여 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 이 플라즈마 처리 장치는 주파수가 예컨대 100 ㎒인 고주파 전력을 플라즈마 생성용 전력으로서 공급한다. 또한, 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 고주파 전력을, 플라즈마 내의 이온을 피처리체측을 향해 인입하기 위한 바이어스용 전력으로서 공급한다.In recent plasma processing, a plasma processing apparatus that generates plasma of a processing gas by using high-frequency power having a relatively high frequency is used. This plasma processing apparatus supplies high-frequency power with a frequency of, for example, 100 MHz as plasma generation power. Further, the plasma processing apparatus supplies high-frequency power having a frequency lower than that for generating plasma as bias power for introducing ions in the plasma toward the object to be processed.

그런데, 이러한 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 피처리체의 중앙부에 대응하는 플라즈마 밀도가 피처리체의 주연부에 대응하는 플라즈마 밀도와 비교하여 높기 때문에, 플라즈마 밀도를 균일화하기 위한 부재를 피처리체의 배치대에 설치하는 것이 알려져 있다. 예컨대 특허문헌 1에는, 배치대의 내부의, 피처리체의 중앙부에 대응하는 영역에 유전체층을 형성하고, 피처리체의 중앙부로부터 플라즈마에 공급되는 전계를 유전체층에 의해 약하게 함으로써, 플라즈마 밀도를 균일화하는 것이 개시되어 있다. However, in such a plasma processing apparatus, since the plasma density corresponding to the central portion of the object to be processed is higher than the plasma density corresponding to the peripheral portion of the object to be processed, a member for equalizing the plasma density is provided on the mounting table of the object to be processed. It is known. For example, Patent Document 1 discloses that a dielectric layer is formed in a region corresponding to the central portion of the object to be processed inside the mounting table, and the electric field supplied to the plasma from the central portion of the object to be processed is weakened by the dielectric layer, thereby making the plasma density uniform. have.

일본 특허 공개 제2008-243973호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-243973

그러나, 종래 기술에서는, 구성의 변경을 필요로 하지 않으면서 피처리체의 피처리면의 균일성을 유지하는 것까지는 고려하고 있지 않다. 즉, 종래 기술에서는, 피처리체의 중앙부에 대응하는 영역에 유전체층을 형성함으로써 플라즈마 밀도를 균일화하기 때문에, 피처리체의 피처리면의 균일성을 유지할 수는 있지만, 유전체층을 형성하기 위해 처리 장치 내의 구성의 변경이 새롭게 행해진다. 이러한 처리 장치 내의 구성의 변경이 행해지면, 구성이 복잡해지거나, 제조 비용이 높아질 우려가 있다.However, in the prior art, it is not considered to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object without requiring a configuration change. That is, in the prior art, since the plasma density is uniform by forming the dielectric layer in the region corresponding to the central portion of the object to be processed, the uniformity of the surface to be processed of the object to be processed can be maintained. The change is made anew. If such a change in the configuration in the processing device is performed, there is a fear that the configuration becomes complicated or the manufacturing cost increases.

본 발명의 일측면에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 가스 공급 공정과, 전력 공급 공정과, 에칭 공정을 포함한다. 가스 공급 공정은, 피처리체가 배치된 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급한다. 전력 공급 공정은, 상기 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 상기 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 공급한다. 에칭 공정은 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 상기 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. A plasma processing method according to an aspect of the present invention includes a gas supply process, a power supply process, and an etching process. In the gas supply step, a processing gas is supplied into a processing container in which an object to be processed is disposed. The power supply process includes power for generating plasma of the processing gas supplied to the inside of the processing vessel, and a plasma generating power having a frequency of 100 MHz to 150 MHz, and a bias power having a frequency lower than that of the plasma generating power. Supply power. In the etching process, the processing target object is etched by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz.

본 발명의 여러가지 측면 및 실시형태에 의하면, 구성을 변경하지 않고 피처리체의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)를 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리할 수 있는 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치가 실현된다. According to various aspects and embodiments of the present invention, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object without changing the configuration. A plasma processing method and plasma processing apparatus capable of processing without stopping are realized.

도 1은 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법에 적용되는 플라즈마 처리 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2a는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (1)을 도시한 단면도이다.
도 2b는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (2)를 도시한 단면도이다.
도 2c는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (3)을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 처리 방법의 처리 흐름의 일례를 도시한 플로우차트이다.
도 4a는 본 실시형태에서의 에칭 공정의 일례를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 실시형태에서의 에칭 공정의 일례를 도시한 도면이다.
도 5a는 비교예 1 및 실시예 1∼3에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 5b는 센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (1)을 나타낸 도면이다.
도 6은 비교예 2 및 실시예 4, 5에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 7a는 비교예 3 및 실시예 6에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 7b는 비교예 3 및 실시예 6에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 8a는 센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (2)를 나타낸 도면이다.
도 8b는 센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (2)를 나타낸 도면이다.
도 9a는 실시예 7∼실시예 10에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 9b는 실시예 7∼실시예 10에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 10a는 실시예 11∼실시예 14에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다.
도 10b는 실시예 11∼실시예 14에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus applied to the plasma processing method according to the present embodiment.
2A is a cross-sectional view showing a structural example (1) of an object to be processed in the present embodiment.
2B is a cross-sectional view showing a structural example (2) of the object to be processed in the present embodiment.
2C is a cross-sectional view showing a structural example (3) of the object to be processed in the present embodiment.
3 is a flowchart showing an example of the processing flow of the plasma processing method by the plasma processing apparatus according to the present embodiment.
4A is a diagram showing an example of an etching process in the present embodiment.
4B is a diagram showing an example of an etching process in the present embodiment.
5A is a diagram showing the results of processing in Comparative Example 1 and Examples 1 to 3;
5B is a diagram showing the verification result (1) of the influence of the duty ratio and the frequency on the center fast distribution.
6 is a diagram showing processing results in Comparative Example 2 and Examples 4 and 5. FIG.
7A is a diagram showing the processing results of Comparative Example 3 and Example 6. FIG.
7B is a diagram showing the processing results of Comparative Example 3 and Example 6. FIG.
8A is a diagram showing a verification result (2) of the influence of the duty ratio and frequency on the center fast distribution.
8B is a diagram showing the verification result (2) of the influence of the duty ratio and the frequency on the center fast distribution.
9A is a diagram showing the results of processing in Examples 7 to 10.
9B is a diagram showing the results of processing in Examples 7 to 10.
10A is a diagram showing processing results in Examples 11 to 14. FIG.
10B is a diagram showing the results of processing in Examples 11 to 14;

이하, 도면을 참조하여 여러가지 실시형태에 관해 상세히 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are assigned to the same or corresponding parts in each drawing.

본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 피처리체가 배치된 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 공정과, 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 공급하는 전력 공급 공정과, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 에칭 공정을 포함한다.In one embodiment, the plasma processing method according to the present embodiment includes a gas supply step of supplying a processing gas into a processing container in which the object to be processed is disposed, and generating plasma of the processing gas supplied into the processing container. The power supply for plasma generation with a frequency of 100 MHz to 150 MHz, a power supply process for supplying bias power, which is a power with a frequency lower than that for plasma generation, and the duty ratio becomes 10% to 70%, and the frequency is It includes an etching step of etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so as to be 5 kHz to 20 kHz.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 에칭 공정은 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the etching process is performed by pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 40% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 10 kHz. The object to be processed is etched by plasma.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 바이어스용 전력의 주파수가 0.4 ㎑∼13.56 ㎒이다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the frequency of the bias power is from 0.4 kHz to 13.56 MHz.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 피처리체는 폴리실리콘막과, SiO2막 또는 유기막을 포함하고, 에칭 공정은 SiO2막 또는 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 폴리실리콘막을 에칭한다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the object to be processed includes a polysilicon film, a SiO 2 film or an organic film, and the etching step uses a SiO 2 film or an organic film as a mask, The polysilicon film is etched by plasma.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 피처리체는 SiO2막과, 유기막 또는 폴리실리콘막을 포함하고, 에칭 공정은 유기막 또는 폴리실리콘막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 SiO2막을 에칭한다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the object to be processed includes a SiO 2 film and an organic film or a polysilicon film, and the etching process is performed using an organic film or a polysilicon film as a mask. The SiO 2 film is etched by plasma.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 피처리체는 SiO2막과 폴리실리콘막의 적층막과, 유기막을 포함하고, 에칭 공정은 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 적층막을 에칭한다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the object to be processed includes a laminated film of a SiO 2 film and a polysilicon film, and an organic film, and the etching step is performed using the organic film as a mask and Thus, the laminated film is etched.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 적층막은 적어도 24층 이상 적층된다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, at least 24 layers of the laminated film are laminated.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 처리 가스는 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함한다. In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the processing gas contains bromine or chlorine, fluorine, and oxygen.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 처리 가스는 아르곤을 더 포함한다. In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the processing gas further contains argon.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 처리 가스는 CF계 가스를 포함한다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the processing gas contains a CF-based gas.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 바이어스용 전력은 500 W∼3000 W이다.In addition, in the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the bias power is 500 W to 3000 W.

또한, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법은, 일 실시형태에 있어서, 에칭 공정에 의해 에칭된 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 이 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 정해진 거리만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차는 -1.2(㎚/min)∼1.2(㎚/min)이다.In addition, the plasma processing method according to the present embodiment, in one embodiment, the etching rate of the central position of the object to be processed etched by the etching process and the distance determined from the center position of the object to the peripheral edge along the radial direction. The difference between the etching rates at the positions shifted is -1.2 (nm/min) to 1.2 (nm/min).

본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 장치는, 일 실시형태에 있어서, 피처리체가 배치된 처리 용기와, 처리 용기의 내부를 감압하기 위한 배기부와, 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와, 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하는 공정과, 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 공급하는 공정과, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 공정을 실행하는 제어부를 구비한다.The plasma processing apparatus according to the present embodiment, in one embodiment, includes a processing container in which an object to be processed is disposed, an exhaust unit for depressurizing the interior of the processing container, and a gas supply unit for supplying a processing gas to the interior of the processing container. Wow, the process of supplying the processing gas to the interior of the processing container, and the power for generating plasma of the processing gas supplied to the interior of the processing container, the power for generating plasma with a frequency of 100 MHz to 150 MHz, and for generating plasma The process of supplying bias power, which is a power with a frequency lower than that of the power, and the processing target object by plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz. And a control unit that executes a process of etching.

도 1은 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 방법에 적용되는 플라즈마 처리 장치를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에서는, RIE(Reactive Ion Etching) 플라즈마 처리 장치의 일례를 도시하고 있다. 이 플라즈마 처리 장치(2)는, 예컨대 내부가 밀폐 공간으로 되어 있는 진공 챔버로 이루어지는 처리 용기(21)와, 이 처리 용기(21) 내의 바닥면 중앙에 설치된 배치대(3)와, 배치대(3)의 상측에 이 배치대(3)와 대향하도록 설치된 상부 전극(51)을 구비하고 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus applied to the plasma processing method according to the present embodiment. In Fig. 1, an example of a RIE (Reactive Ion Etching) plasma processing apparatus is shown. The plasma processing apparatus 2 includes, for example, a processing container 21 made of a vacuum chamber having a closed space inside, a mounting table 3 provided in the center of the bottom surface of the processing container 21, and a mounting table ( The upper electrode 51 is provided on the upper side of 3) so as to face the mounting table 3.

처리 용기(21)는 소직경의 원통형의 상부실(21a)과, 대직경의 원통형의 하부실(21b)을 포함한다. 상부실(21a)과 하부실(21b)은 서로 연통해 있고, 처리 용기(21) 전체는 기밀하게 구성되어 있다. 상부실(21a)의 상부에는, 상부 전극(51)이 배치되고, 상부실(21a) 내에는, 배치대(3) 등이 격납되어 있다. 하부실(21b) 내에는 배치대(3)를 지지하는 지지부(27) 및 배기 공간이 격납되어 있다. 하부실(21b) 바닥면의 배기구(22)에는 배기 공간과 연통하는 배기관(23)을 통해 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 이 배기 장치(24)에는 도시하지 않은 압력 조정부가 접속되어 있고, 이 압력 조정부는 도시하지 않은 제어부로부터의 신호에 의해 처리 용기(21) 내부 전체를 배기하여 원하는 진공도로 유지하도록 구성되어 있다. 배기 장치(24)는 처리 용기(21)의 내부를 감압하기 위한 배기부의 일례이다. 한편, 상부실(21a)의 측면에는 피처리체인 웨이퍼(W)의 반입반출구(25)가 형성되어 있고, 이 반입반출구(25)는 게이트 밸브(26)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 처리 용기(21)는 알루미늄 등의 도전성 부재로 구성되고, 접지되어 있다.The processing container 21 includes a small-diameter cylindrical upper chamber 21a and a large-diameter cylindrical lower chamber 21b. The upper chamber 21a and the lower chamber 21b communicate with each other, and the entire processing container 21 is configured to be airtight. An upper electrode 51 is disposed above the upper chamber 21a, and a mounting table 3 or the like is stored in the upper chamber 21a. In the lower chamber 21b, a support portion 27 for supporting the mounting table 3 and an exhaust space are stored. An exhaust device 24 is connected to an exhaust port 22 on the bottom of the lower chamber 21b via an exhaust pipe 23 communicating with the exhaust space. A pressure regulating unit (not shown) is connected to the exhaust device 24, and the pressure regulating section is configured to exhaust the entire interior of the processing container 21 by a signal from a control unit (not shown) to maintain a desired vacuum level. The exhaust device 24 is an example of an exhaust section for depressurizing the interior of the processing container 21. On the other hand, on the side surface of the upper chamber 21a, a carry-in/out port 25 for the wafer W as a processing target is formed, and the carry-in/out port 25 can be opened and closed by a gate valve 26. The processing container 21 is made of a conductive member such as aluminum and is grounded.

배치대(3)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 도전체 부재인 플라즈마 생성용 하부 전극(31)과, 하부 전극(31)의 상면을 덮도록 형성된 유전체층(32)이 하측으로부터 이 순서로 적층된 구조로 되어 있고, 유전체층(32)에는 전극막(33)이 매립되어 있다. 유전체층(32)과, 전극막(33)은 정전 척을 구성한다. 또한 배치대(3)는 절연 부재(41, 42)를 구비하고, 절연 부재(41)는 하부 전극(31)의 옆둘레면을, 절연 부재(42)는 하부 전극(31)의 바닥면을 각각 덮고, 이들 절연 부재(41, 42)를 통해 하부 전극(31)은 지지판(27) 상에 설치된 지지대(31a)에 고정되고, 처리 용기(21)에 대하여 전기적으로 충분히 플로팅 상태로 되어 있다.The mounting table 3 has a structure in which a lower electrode 31 for plasma generation, which is a conductor member made of aluminum, and a dielectric layer 32 formed to cover the upper surface of the lower electrode 31 are stacked in this order from the lower side. And the electrode film 33 is buried in the dielectric layer 32. The dielectric layer 32 and the electrode film 33 constitute an electrostatic chuck. In addition, the mounting table 3 is provided with insulating members 41 and 42, the insulating member 41 is the side circumference of the lower electrode 31, the insulating member 42 is the bottom surface of the lower electrode 31 Each of them is covered, and the lower electrode 31 is fixed to the support 31a provided on the support plate 27 through these insulating members 41 and 42, and is sufficiently electrically floating with respect to the processing container 21.

하부 전극(31) 내에는 냉매를 통류시키기 위한 냉매 유로(43)가 형성되어 있고, 냉매가 이 냉매 유로(43)에 흐름으로써 하부 전극(31)이 냉각되고, 유전체층(32)의 상면인 배치면에 배치된 웨이퍼(W)가 원하는 온도로 냉각되도록 구성되어 있다.A refrigerant flow path 43 for passing the refrigerant through the lower electrode 31 is formed, and the lower electrode 31 is cooled as the refrigerant flows through the refrigerant flow path 43, and the top surface of the dielectric layer 32 is disposed. The wafer W disposed on the surface is configured to be cooled to a desired temperature.

또한, 유전체층(32)에는 배치면과 웨이퍼(W) 이면 사이의 열전달성을 높이기 위한 백사이드 가스(열전달 가스)를 방출하는 관통 구멍(44a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(44a)은 하부 전극(31) 내 등에 형성된 가스 유로(44)와 연통해 있고, 이 가스 유로(44)를 통해 도시하지 않은 가스 공급부로부터 공급된, 예컨대 헬륨(He) 등의 백사이드 가스가 방출되도록 되어 있다.Further, in the dielectric layer 32, a through hole 44a for emitting a backside gas (heat transfer gas) for enhancing heat transfer between the placement surface and the rear surface of the wafer W is formed. This through hole 44a communicates with a gas flow path 44 formed in the lower electrode 31, etc., and is supplied from a gas supply unit (not shown) through the gas flow path 44, for example, a backside such as helium (He). Gas is supposed to be released.

또한, 하부 전극(31)에는, 예컨대 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원(45a)과, 예컨대 제1 고주파 전원(45a)보다 주파수가 낮은 0.4 ㎑∼13.56 ㎒의 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원(45b)이 각각 정합기(46a, 46b)를 통해 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(45a)으로부터 공급되는 고주파 전력은 후술하는 처리 가스를 플라즈마화하는 역할을 수행하고, 제2 고주파 전원(45b)으로부터 공급되는 고주파 전력은 웨이퍼(W)에 바이어스 전력을 인가함으로써 플라즈마 내의 이온을 웨이퍼(W) 표면에 인입하는 역할을 수행한다. 이하에서는, 설명의 편의를 도모하기 위해, 제1 고주파 전원(45a)으로부터 공급되는 고주파 전력을 플라즈마 생성용 전력이라고 부르고, 제2 고주파 전원(45b)으로부터 공급되는 고주파 전력을 바이어스용 전력이라고 부르는 경우가 있다.Further, to the lower electrode 31, a first high-frequency power supply 45a that supplies high-frequency power having a frequency of, for example, 100 MHz to 150 MHz, and, for example, has a frequency of 0.4 kHz to 13.56 MHz, which is lower than that of the first high-frequency power supply 45a. The second high frequency power supply 45b that supplies high frequency power is connected via matching devices 46a and 46b, respectively. The high-frequency power supplied from the first high-frequency power supply 45a serves to convert the processing gas to be described later into plasma, and the high-frequency power supplied from the second high-frequency power supply 45b is applied to the wafer W to generate plasma. It serves to introduce the ions inside the wafer (W) surface. Hereinafter, for convenience of explanation, when the high frequency power supplied from the first high frequency power supply 45a is called plasma generating power, and the high frequency power supplied from the second high frequency power supply 45b is called bias power There is.

또한 하부 전극(31)의 상면 외주부에는, 유전체층(32)을 둘러싸도록 포커스 링(47)이 배치되어 있다. 포커스 링(47)은 웨이퍼(W)의 주연부의 외측 영역의 플라즈마 상태를 조정하는 역할, 예컨대 웨이퍼(W)보다 플라즈마를 넓혀, 웨이퍼면 내의 에칭 속도의 균일성을 향상시키는 역할을 수행한다.Further, a focus ring 47 is disposed on the outer periphery of the upper surface of the lower electrode 31 so as to surround the dielectric layer 32. The focus ring 47 serves to adjust the plasma state of the outer region of the peripheral portion of the wafer W, for example, to increase the plasma than the wafer W, and to improve the uniformity of the etching rate within the wafer surface.

지지대(31a)의 하부 외측에는, 지지대(31a)를 둘러싸도록 배플판(28)이 설치되어 있다. 배플판(28)은 상부실(21a) 내의 처리 가스를 배플판(28)과 상부실(21a) 벽부 사이에 형성된 간극을 통해 하부실(21b)로 통류시킴으로써, 상부실(21a) 내의 처리 가스의 흐름을 균일하게 배기하는 정류판으로서의 역할을 수행한다.A baffle plate 28 is provided on the lower outside of the support table 31a so as to surround the support table 31a. The baffle plate 28 passes the processing gas in the upper chamber 21a through a gap formed between the baffle plate 28 and the wall portion of the upper chamber 21a to the lower chamber 21b. It plays a role as a rectifying plate that uniformly exhausts the flow.

또한, 상부 전극(51)은 중공 형상으로 형성되고, 그 하면에 처리 용기(21) 내로 처리 가스를 분산 공급하기 위한 다수의 가스 공급 구멍(52)이 예컨대 처리를 균일하게 하도록 분산되어 형성되어 있음으로써 가스 샤워 헤드를 구성하고 있다. 상부 전극(51)의 상측에는 가스 확산실(52a)이 마련되고, 가스 확산실(52a)에서 확산되어 가스 공급 구멍으로 공급된다. 가스 확산실(52a)은 복수로 분할되어 있어도 좋다. 또한, 상부 전극(51)의 상면 중앙에는 가스 도입관(53)이 설치되고, 이 가스 도입관(53)은 처리 용기(21)의 상면 중앙을 관통하여 상류에서 처리 가스 공급원(55)에 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급원(55)은 도시하지 않은 처리 가스 공급량의 제어 기구를 갖고 있고, 플라즈마 처리 장치(2)에 대하여 처리 가스의 공급량의 공급 중단 및 증감의 제어를 행할 수 있도록 되어 있다. 상부 전극(51), 가스 도입관(53) 및 처리 가스 공급원(55)은 처리 용기(21)의 내부에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부의 일례이다. 또한, 상부 전극(51)이 상부실(21a)의 벽부에 고정됨으로써, 상부 전극(51)과 처리 용기(21) 사이에는 도전로가 형성되어 있다.In addition, the upper electrode 51 is formed in a hollow shape, and a plurality of gas supply holes 52 for distributing and supplying the processing gas into the processing container 21 are formed on the lower surface thereof, for example, dispersed so as to uniformly process. As a result, a gas shower head is configured. A gas diffusion chamber 52a is provided above the upper electrode 51, and is diffused in the gas diffusion chamber 52a and supplied to a gas supply hole. The gas diffusion chamber 52a may be divided into a plurality. In addition, a gas introduction pipe 53 is installed in the center of the upper surface of the upper electrode 51, and the gas introduction pipe 53 passes through the center of the upper surface of the processing vessel 21 and is connected to the processing gas supply source 55 from the upstream. Has been. The processing gas supply source 55 has a mechanism for controlling the supply amount of processing gas (not shown), and is capable of controlling the supply of the processing gas to the plasma processing apparatus 2 to stop and increase or decrease. The upper electrode 51, the gas introduction pipe 53, and the processing gas supply source 55 are examples of a gas supply unit for supplying processing gas into the processing container 21. Further, since the upper electrode 51 is fixed to the wall portion of the upper chamber 21a, a conductive path is formed between the upper electrode 51 and the processing container 21.

또한, 상부실(21a)의 주위에는, 반입반출구(25)의 상하에 2개의 멀티폴 링자석(56a, 56b)이 배치되어 있다. 멀티폴 링자석(56a, 56b)은 복수의 이방성 세그먼트 기둥형 자석이 링형의 자성체의 케이싱에 부착되어 있고, 인접하는 복수의 세그먼트 기둥형 자석끼리의 방향이 서로 반대 방향이 되도록 배치되어 있다. 이에 따라 자력선이 인접하는 세그먼트 기둥형 자석 사이에 형성되고, 상부 전극(51)과 하부 전극(31) 사이의 처리 공간의 주변부에 자장이 형성되고, 처리 공간에 플라즈마를 가둘 수 있다. 또, 멀티폴 링자석(56a, 56b)을 갖지 않는 장치 구성으로 해도 좋다.Further, around the upper chamber 21a, two multi-pole ring magnets 56a and 56b are arranged above and below the carry-in/out port 25. The multi-pole ring magnets 56a and 56b are arranged so that a plurality of anisotropic segmented columnar magnets are attached to a casing of a ring-shaped magnetic body, and a plurality of adjacent segmented columnar magnets are opposite to each other. Accordingly, magnetic lines of force are formed between adjacent segmented columnar magnets, a magnetic field is formed in the periphery of the processing space between the upper electrode 51 and the lower electrode 31, and plasma can be confined in the processing space. Moreover, it is good also as a device configuration which does not have the multi-pole ring magnets 56a, 56b.

또한, 플라즈마 처리 장치(2)의 각 구성부는, CPU를 구비한 프로세스 컨트롤러(100)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 프로세스 컨트롤러(100)에는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(2)를 관리하기 위한 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(2)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 포함하는 사용자 인터페이스(101)가 접속되어 있다.In addition, each of the components of the plasma processing apparatus 2 is connected to and controlled by a process controller 100 equipped with a CPU. In the process controller 100, a user including a keyboard through which a process manager performs input and operation of commands for managing the plasma processing apparatus 2, a display that visualizes and displays the operation status of the plasma processing apparatus 2 Interface 101 is connected.

또한, 프로세스 컨트롤러(100)에는, 플라즈마 처리 장치(2)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(100)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피가 저장된 기억부(102)가 접속되어 있다.Further, in the process controller 100, a control program for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 2 under control of the process controller 100, a recipe in which processing condition data, etc. are recorded is stored. ) Is connected.

또한, 사용자 인터페이스(101)로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피가 기억부(102)로부터 호출되고, 프로세스 컨트롤러(100)가 실행함으로써, 프로세스 컨트롤러(100)의 제어하에서, 플라즈마 처리 장치(2)에서의 원하는 처리가 행해져도 좋다. 레시피는, 예컨대, CD-ROM, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 플래시 메모리 등의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 수시 전송시켜 이용하는 것도 가능하다. 프로세스 컨트롤러(100)는 「제어부」라고도 한다.In addition, an arbitrary recipe is called from the storage unit 102 by an instruction from the user interface 101 or the like, and executed by the process controller 100, so that under the control of the process controller 100, the plasma processing apparatus 2 The desired treatment of may be performed. The recipe may be stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, a hard disk, a flexible disk, or a flash memory, or may be transferred from another device, for example, through a dedicated line. . The process controller 100 is also referred to as a "control unit".

예컨대, 프로세스 컨트롤러(100)는 후술하는 플라즈마 처리 방법을 행하도록 플라즈마 처리 장치(2)의 각 부를 제어한다. 보다 상세한 일례를 들어 설명하면, 프로세스 컨트롤러(100)는 처리 가스 공급원(55)으로부터 처리 용기(21)의 내부에 처리 가스를 공급한다. 그리고, 프로세스 컨트롤러(100)는 처리 용기(21)의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 공급한다. 그리고, 프로세스 컨트롤러(100)는, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. 여기서, 바이어스용 전력을 펄스 변조한다란, 예컨대 바이어스용 전력의 공급 및 공급 정지를 교대로 반복해서 행하는 것을 포함한다. 또한, 듀티비란, 바이어스용 전력을 공급하는 공급 시간과 바이어스용 전력의 공급을 정지하는 정지 시간을 가산하여 얻어지는 가산 시간에 대한 공급 시간의 비이다. 또한, 피처리체는, 예컨대 웨이퍼(W)이다.For example, the process controller 100 controls each unit of the plasma processing apparatus 2 to perform a plasma processing method described later. To explain a more detailed example, the process controller 100 supplies a process gas from the process gas supply source 55 to the inside of the process container 21. In addition, the process controller 100 is power for generating plasma of the processing gas supplied to the interior of the processing vessel 21, and has a frequency of 100 MHz to 150 MHz for plasma generation and a frequency higher than that for plasma generation. It supplies low power bias power. Then, the process controller 100 pulses the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz, while etching the object to be processed with the plasma of the processing gas. Here, pulse-modulating the bias power includes, for example, alternately repeatedly supplying and stopping the supply of bias power. In addition, the duty ratio is a ratio of the supply time to the addition time obtained by adding the supply time for supplying the bias power and the stop time for stopping the supply of the bias power. In addition, the object to be processed is, for example, a wafer W.

도 2a는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (1)을 도시한 단면도이다. 도 2a에 도시한 피처리체는 처리 대상 막인 폴리실리콘막(201)과, 폴리실리콘막(201) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 SiO2막(202)을 포함한다. 또, 도 2a에서는, 폴리실리콘막(201) 상에 SiO2막(202)이 형성되는 예를 도시했지만, 폴리실리콘막(201) 상에 유기막이 형성되어도 좋다.2A is a cross-sectional view showing a structural example (1) of an object to be processed in the present embodiment. The object to be processed shown in FIG. 2A includes a polysilicon film 201 as a film to be processed, and a SiO 2 film 202 as a mask formed linearly on the polysilicon film 201. In addition, although FIG. 2A shows an example in which the SiO 2 film 202 is formed on the polysilicon film 201, an organic film may be formed on the polysilicon film 201.

도 2b는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (2)를 도시한 단면도이다. 도 2b에 도시한 피처리체는 처리 대상 막인 SiO2막(301)과, SiO2막(301) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 유기막(302)을 포함한다. 유기막(302)은, 예컨대 비정질 카본, SiCO 등이 바람직하다. 또, 도 2b에서는, SiO2막(301) 상에 유기막(302)이 형성되는 예를 도시했지만, SiO2막(301) 상에 폴리실리콘막이 형성되어도 좋다.2B is a cross-sectional view showing a structural example (2) of the object to be processed in the present embodiment. The object to be processed shown in FIG. 2B includes a SiO 2 film 301 that is a film to be treated, and an organic film 302 as a mask formed linearly on the SiO 2 film 301. The organic film 302 is, for example, amorphous Carbon, SiCO and the like are preferred. In Fig. 2b, SiO 2 film, but shows an example in which the organic film 302 is formed on 301, SiO 2 film may be a polysilicon film is formed on a (301).

도 2c는 본 실시형태에서의 피처리체의 구조예 (3)을 도시한 단면도이다. 도 2c에 도시한 피처리체는 처리 대상 막인 복수의 적층막(401)과, 적층막(401) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 유기막(402)을 포함한다. 유기막(402)은 예컨대 비정질 카본, SiCO 등이 바람직하다. 적층막(401)은 SiO2막(401a)과 폴리실리콘막(401b)의 적층막이다. 적층막(401)은 적어도 24층 이상 형성된다.2C is a cross-sectional view showing a structural example (3) of the object to be processed in the present embodiment. The object to be processed shown in FIG. 2C includes a plurality of laminated films 401 as target films, and an organic film 402 as a linearly formed mask on the laminated film 401. The organic film 402 is preferably amorphous carbon, SiCO, or the like. The laminated film 401 is a laminated film of a SiO 2 film 401a and a polysilicon film 401b. At least 24 layers of the laminated film 401 are formed.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 장치(2)에 의한 플라즈마 처리 방법에 관해 더욱 상세히 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 관련된 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 처리 방법의 처리 흐름의 일례를 도시한 플로우차트이다.Next, a plasma processing method by the plasma processing apparatus 2 according to the present embodiment will be described in more detail. 3 is a flowchart showing an example of the processing flow of the plasma processing method by the plasma processing apparatus according to the present embodiment.

도 3에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(2)는 피처리체가 배치된 처리 용기(21)의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 공정을 행한다(단계 S101). 예컨대, 플라즈마 처리 장치(2)는 처리 가스로서, 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함하는 가스를 처리 용기(21)의 내부에 공급한다. 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함하는 가스는, 예컨대 HBr/NF3/O2이다. 또한, 예컨대, 플라즈마 처리 장치(2)는 처리 가스로서, CF계 가스를 처리 용기(21)의 내부에 공급해도 좋다. CF계 가스는, 예컨대 CF4이다. 또한, 처리 가스로서, 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함하는 가스가 처리 용기(21)의 내부에 공급되는 경우, 처리 가스는 아르곤을 더 포함하여도 좋다.As shown in Fig. 3, the plasma processing apparatus 2 performs a gas supply process of supplying a processing gas into the processing container 21 in which the object to be processed is disposed (step S101). For example, the plasma processing apparatus 2 supplies a gas containing bromine or chlorine, fluorine, and oxygen as a processing gas into the processing vessel 21. The gas containing bromine or chlorine, fluorine and oxygen is, for example, HBr/NF 3 /O 2 . Further, for example, the plasma processing apparatus 2 may supply a CF-based gas into the processing vessel 21 as a processing gas. The CF-based gas is, for example, CF 4 . In addition, when a gas containing bromine or chlorine, fluorine and oxygen as the processing gas is supplied into the interior of the processing container 21, the processing gas may further contain argon.

보다 상세한 일례를 들어 설명한다. 플라즈마 처리 장치(2)의 프로세스 컨트롤러(100)는 처리 가스 공급원(55)으로부터, 샤워 헤드로서의 상부 전극(51)을 통해 처리 용기(21)의 내부에 처리 가스를 공급한다.A more detailed example is given and demonstrated. The process controller 100 of the plasma processing apparatus 2 supplies a processing gas from the processing gas supply source 55 to the inside of the processing container 21 through the upper electrode 51 as a shower head.

계속해서, 플라즈마 처리 장치(2)는 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 바이어스용 전력을 공급하는 전력 공급 공정을 행한다(단계 S102). 여기서, 바이어스용 전력의 주파수는, 예컨대 0.4 ㎑∼13.56 ㎒이다. 또한, 바이어스용 전력은, 예컨대 500 W∼3000 W이다.Subsequently, the plasma processing apparatus 2 performs a power supply step of supplying a plasma generating power having a frequency of 100 MHz to 150 MHz and a bias power having a frequency lower than that of the plasma generating power (step S102). Here, the frequency of the bias power is, for example, 0.4 kHz to 13.56 MHz. Further, the bias power is, for example, 500 W to 3000 W.

보다 상세한 일례를 들어 설명한다. 플라즈마 처리 장치(2)의 프로세스 컨트롤러(100)는 제1 고주파 전원(45a)으로부터 처리 용기(21)의 내부에 플라즈마 생성용 전력을 공급함으로써, 처리 가스로부터 플라즈마를 생성한다. 또한, 프로세스 컨트롤러(100)는 제2 고주파 전원(45b)으로부터 피처리체에 바이어스용 전력을 공급함으로써, 플라즈마 내의 이온을 피처리체를 향해 인입한다.A more detailed example is given and demonstrated. The process controller 100 of the plasma processing apparatus 2 generates plasma from the processing gas by supplying electric power for plasma generation into the interior of the processing container 21 from the first high-frequency power supply 45a. Further, the process controller 100 supplies bias power to the object to be processed from the second high-frequency power supply 45b to draw ions in the plasma toward the object to be processed.

계속해서, 플라즈마 처리 장치(2)는 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 에칭 공정을 행한다(단계 S103). 바람직하게는, 플라즈마 처리 장치(2)는, 듀티비가 20%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. 더욱 바람직하게는, 플라즈마 처리 장치(2)는 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. 에칭 공정에 의해 에칭된 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 이 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 정해진 거리만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차는 -1.2(㎚/min)∼1.2(㎚/min)이다.Subsequently, the plasma processing apparatus 2 performs an etching process of etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz. (Step S103). Preferably, the plasma processing apparatus 2 etches the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 20% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz. More preferably, the plasma processing apparatus 2 performs pulse modulation of the bias power so that the duty ratio becomes 40% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 10 kHz, while etching the object to be processed with plasma of the processing gas. The difference between the etching rate at the center position of the object etched by the etching process and the etching rate at the position shifted by a predetermined distance from the center position of the object to the peripheral side along the radial direction is -1.2 (nm/min) to 1.2 (Nm/min).

예컨대, 피처리체가 폴리실리콘막과, SiO2막 또는 유기막을 포함하는 경우를 상정한다. 이 경우에는, 플라즈마 처리 장치(2)는 SiO2막 또는 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 폴리실리콘막을 에칭한다. 또한, 예컨대, 피처리체가 SiO2막과, 유기막 또는 폴리실리콘막을 포함하는 경우를 상정한다. 이 경우에는, 플라즈마 처리 장치(2)는 유기막 또는 폴리실리콘막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 SiO2막을 에칭한다. 또한, 예컨대, 피처리체가 SiO2막과 폴리실리콘막의 적층막과, 유기막을 포함하는 경우를 상정한다. 이 경우에는, 플라즈마 처리 장치(2)는 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 적층막을 에칭한다.For example, it is assumed that the object to be processed includes a polysilicon film and a SiO 2 film or an organic film. In this case, the plasma processing apparatus 2 uses the SiO 2 film or the organic film as a mask to etch the polysilicon film by plasma of the processing gas. Further, for example, it is assumed that the object to be processed includes a SiO 2 film and an organic film or a polysilicon film. In this case, the plasma processing apparatus 2 uses the organic film or the polysilicon film as a mask to etch the SiO 2 film by plasma of the processing gas. In addition, for example, it is assumed that the object to be processed includes a laminated film of a SiO 2 film and a polysilicon film, and an organic film. In this case, the plasma processing apparatus 2 uses the organic film as a mask to etch the laminated film with plasma of the processing gas.

도 4a 및 도 4b는 본 실시형태에서의 에칭 공정의 일례를 도시한 도면이다. 또, 도 4a 및 도 4b의 예에서는, 피처리체는 도 2b에 도시한 바와 같이, 처리 대상 막인 SiO2막(301)과, SiO2막(301) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 유기막(302)을 포함하는 것으로 한다. 플라즈마 처리 장치(2)의 프로세스 컨트롤러(100)는 제2 고주파 전원(45b)으로부터 웨이퍼(W)에 바이어스용 전력을 공급하며, 듀티비가 60%가 되고 주파수가 10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한다. 즉, 도 4b에 도시한 바와 같이, 프로세스 컨트롤러(100)는 플라즈마 중의 플러스 이온이나 마이너스 이온이 피처리체를 향해 인입될 때에, 듀티비가 60%가 되고 주파수가 10 ㎑가 되도록, 제2 고주파 전원(45b)의 온/오프를 제어함으로써, 바이어스용 전력을 펄스 변조한다.4A and 4B are diagrams showing an example of an etching process in the present embodiment. In addition, in the example of FIGS. 4A and 4B, the object to be processed is a SiO 2 film 301 as a target film and an organic film 302 as a mask formed linearly on the SiO 2 film 301 as shown in FIG. 2B. ). The process controller 100 of the plasma processing apparatus 2 supplies bias power to the wafer W from the second high frequency power supply 45b, and pulses the bias power so that the duty ratio becomes 60% and the frequency becomes 10 kHz. Modulate. That is, as shown in Fig. 4B, the process controller 100 uses the second high-frequency power supply so that the duty ratio becomes 60% and the frequency becomes 10 kHz when positive ions or negative ions in plasma are drawn toward the object to be processed. By controlling the on/off of 45b), the bias power is pulse-modulated.

이 결과, 제2 고주파 전원(45b)이 온인 경우에는, 도 4a의 (a)에 도시한 바와 같이, 피처리체 상의 SiO2막(301)에 대한 플러스 이온 및 마이너스 이온의 충돌이 가속하고, 피처리체 상의 이온 시스(ion sheath)의 두께가 증가한다. 한편, 제2 고주파 전원(45b)이 오프인 경우에는, 도 4a의 (b)에 도시한 바와 같이, 피처리체 상의 SiO2막(301)에 대한 플러스 이온 및 마이너스 이온의 충돌이 억제되고, 피처리체 상의 이온 시스의 두께가 감소한다. 바이어스용 전력을 공급하는 제2 고주파 전원(45b)이 온/오프 제어됨으로써, 도 4a의 (a)에 도시한 이온 시스의 상태와 도 4a의 (b)에 도시한 이온 시스의 상태가 교대로 반복된다. 그렇게 하면, 피처리체 상의 이온 시스의 성장이 억제된다. 특히, 피처리체의 중앙부에 대응하는 영역에 형성되는 이온 시스의 성장이, 피처리체의 주연부에 대응하는 영역에 형성되는 이온 시스의 성장과 비교하여, 억제된다. 이 결과, 피처리체의 중앙부에 대응하는 플라즈마 밀도와 피처리체의 주연부에 대응하는 플라즈마 밀도가 적절히 균일화되어, 피처리체 상의 SiO2막(301)의 피처리면의 균일성이 유지 가능해진다. 예컨대, 피처리체 상의 SiO2막(301)에 형성되는 홀의 폭인 CD(Critical Dimension)가 피처리체의 중앙부로부터 피처리체의 주연부에 걸쳐 균일화된다. As a result, when the second high-frequency power supply 45b is turned on, as shown in Fig. 4A(a), collisions of positive and negative ions against the SiO 2 film 301 on the object to be processed accelerate, and the feature The thickness of the ion sheath on the body increases. On the other hand, when the second high-frequency power supply 45b is turned off, collisions of positive and negative ions against the SiO 2 film 301 on the object to be processed are suppressed, as shown in FIG. 4A(b), The thickness of the ion sheath on the body decreases. As the second high frequency power supply 45b that supplies bias power is controlled on/off, the state of the ion sheath shown in Fig. 4A(a) and the state of the ion sheath shown in Fig. 4A(b) are alternately changed. It repeats. In doing so, the growth of the ion sheath on the object to be processed is suppressed. In particular, growth of the ion sheath formed in the region corresponding to the central portion of the object to be processed is suppressed compared to the growth of the ion sheath formed in the region corresponding to the peripheral portion of the object to be processed. As a result, the plasma density corresponding to the central portion of the object to be processed and the plasma density corresponding to the peripheral portion of the object to be processed are appropriately uniformed, and the uniformity of the surface to be processed of the SiO 2 film 301 on the object to be processed can be maintained. For example, the CD (Critical Dimension), which is the width of the hole formed in the SiO 2 film 301 on the object to be processed, is uniform from the center of the object to the peripheral portion of the object to be processed.

또한, 도 4a 및 도 4b의 설명에서는, 피처리체가 도 2b에 도시한 피처리체인 경우를 설명했지만, 개시한 기술에 한정되지 않고, 피처리체가 도 2a에 도시한 피처리체나, 도 2c에 도시한 피처리체여도 좋다. 우선, 피처리체가 도 2a에 도시한 바와 같이, 처리 대상막인 폴리실리콘막(201)과, 폴리실리콘막(201) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 SiO2막(202)을 포함한 피처리체인 경우를 상정한다. 이 경우, 본 실시형태에서의 에칭 공정이 실행되면, 피처리체 상의 폴리실리콘막(201)에 형성되는 홀의 폭인 CD가 피처리체의 중앙부로부터 피처리체의 주연부에 걸쳐 균일화된다. In addition, in the description of FIGS. 4A and 4B, the case where the object to be processed is the object to be processed shown in Fig. 2B is described, but the object is not limited to the disclosed technology, and the object to be processed is the object to be processed shown in Fig. It may be one object to be processed. First, as shown in FIG. 2A, when the object to be processed includes a polysilicon film 201 as a film to be treated and a SiO 2 film 202 as a mask formed linearly on the polysilicon film 201 I assume. In this case, when the etching step in the present embodiment is performed, the CD, which is the width of the hole formed in the polysilicon film 201 on the object to be processed, is made uniform from the central portion of the object to the periphery of the object to be processed.

또한, 예컨대 피처리체가 도 2c에 도시한 바와 같이, 처리 대상막인 복수의 적층막(401)과, 적층막(401) 상에 선형으로 형성된 마스크로서의 유기막(402)을 포함하는 피처리체인 경우를 상정한다. 이 경우, 본 실시형태에서의 에칭 공정이 실행되면, 피처리체 상의 적층막(401)에 형성되는 홀의 폭인 CD가 피처리체의 중앙부로부터 피처리체의 주연부에 걸쳐 균일화된다.In addition, for example, as shown in FIG. 2C, the object to be processed includes a plurality of laminated films 401 as target films and an organic film 402 as a linearly formed mask on the laminated film 401. I assume the case. In this case, when the etching process in the present embodiment is performed, the CD, which is the width of the hole formed in the laminated film 401 on the object to be processed, is made uniform from the center of the object to the periphery of the object to be processed.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 처리 용기(21)의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 공정과, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력과, 바이어스용 전력을 공급하는 전력 공급 공정과, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 에칭 공정을 행한다. 이 때문에, 피처리체의 중앙부에 대응하는 플라즈마 밀도와 피처리체의 주연부에 대응하는 플라즈마 밀도가 적절히 균일화된다. 그 결과, 구성의 변경을 필요로 하지 않으면서 피처리체의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다. As described above, according to the present embodiment, the gas supply step of supplying the processing gas into the processing container 21, plasma generating power having a frequency of 100 MHz to 150 MHz, and power supplying bias power. A supply step and an etching step of etching the object to be processed with plasma of the processing gas are performed while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz. For this reason, the plasma density corresponding to the central portion of the object to be processed and the plasma density corresponding to the peripheral portion of the object to be processed are appropriately uniformed. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object without requiring a configuration change, and the processing without stopping the device It becomes possible to do.

또한, 본 실시형태에 의하면, 에칭 공정에서, 바람직하게는, 듀티비가 20%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. 그 결과, 피처리체의 피처리면의 균일성을 더욱 양호한 정밀도로 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다. In addition, according to the present embodiment, in the etching step, preferably, while the bias power is pulse-modulated so that the duty ratio becomes 20% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz, Etch As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with higher precision, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 에칭 공정에서, 더 바람직하게는, 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭한다. 그 결과, 피처리체의 피처리면의 균일성을 더욱 양호한 정밀도로 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.In addition, according to the present embodiment, in the etching process, more preferably, the feature is characterized by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 40% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz. Etch the body. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with higher precision, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 바이어스용 전력의 주파수가 0.4 ㎑∼13.56 ㎒이다. 그 결과, 플라즈마 내의 이온을 양호한 효율로 인입할 수 있기 때문에, 피처리체의 피처리면의 균일성을 더욱 양호한 정밀도로 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.Further, according to this embodiment, the frequency of the bias power is 0.4 kHz to 13.56 MHz. As a result, since ions in the plasma can be introduced with good efficiency, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened in order to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with higher precision. And it becomes possible to process without stopping the device.

또한, 본 실시형태에 의하면, 피처리체는 폴리실리콘막과, SiO2막 또는 유기막을 포함하고, 에칭 공정에서, SiO2막 또는 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 폴리실리콘막을 에칭한다. 그 결과, 피처리체 상의 폴리실리콘막의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.In addition, according to the present embodiment, the object to be processed includes a polysilicon film and a SiO 2 film or an organic film, and in the etching step, the polysilicon film is etched by plasma of a processing gas using the SiO 2 film or the organic film as a mask. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the polysilicon film on the processing target, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 피처리체는 SiO2막과, 유기막 또는 폴리실리콘막을 포함하고, 에칭 공정에서, 유기막 또는 폴리실리콘막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 SiO2막을 에칭한다. 그 결과, 피처리체 상의 SiO2막의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다. Further, according to the present embodiment, the object to be processed includes a SiO 2 film and an organic film or a polysilicon film, and in the etching step, the SiO 2 film is etched by plasma of the processing gas using the organic film or the polysilicon film as a mask. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the surface to be processed of the SiO 2 film on the processing target, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 피처리체는 SiO2막과 폴리실리콘막의 적층막과, 유기막을 포함하고, 에칭 공정에서, 유기막을 마스크로 하여 처리 가스의 플라즈마에 의해 적층막을 에칭한다. 그 결과, 피처리체 상의 적층막의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.Further, according to the present embodiment, the object to be processed includes a laminated film of a SiO 2 film and a polysilicon film, and an organic film, and in the etching step, the laminated film is etched with plasma of a processing gas using the organic film as a mask. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the laminated film on the processing target, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 적층막은 적어도 24층 이상 적층된다. 그 결과, 피처리체 상에 적어도 24층 이상 적층된 적층막의 피처리면의 균일성을 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.Further, according to the present embodiment, at least 24 layers or more of the laminated film are laminated. As a result, the setting range of the process conditions, i.e., the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the surface to be treated of the laminated film stacked at least 24 layers on the object to be processed, and the processing without stopping the device It becomes possible to do.

또한, 본 실시형태에 의하면, 처리 가스는 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함한다. 그 결과, 피처리체의 피처리면의 균일성을 더욱 양호한 정밀도로 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.Moreover, according to this embodiment, the processing gas contains bromine or chlorine, fluorine, and oxygen. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with higher precision, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 처리 가스는 아르곤을 더 포함한다. 그 결과, 구성의 변경을 필요로 하지 않으면서, 간단히 아르곤의 유량 변경에 의해 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 및 CD를 원하는 값으로 제어하는 것이 가능해진다.In addition, according to this embodiment, the processing gas further contains argon. As a result, it becomes possible to control the etching rate and CD of the central portion of the object to a desired value simply by changing the flow rate of argon, without requiring a configuration change.

또한, 본 실시형태에 의하면, 처리 가스는 CF계 가스를 포함한다. 그 결과, 피처리체의 피처리면의 균일성을 더욱 양호한 정밀도로 유지하도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.In addition, according to this embodiment, the processing gas contains a CF-based gas. As a result, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with higher precision, and processing without stopping the device becomes possible.

또한, 본 실시형태에 의하면, 바이어스용 전력은 500 W∼3000 W이다. 그 결과, 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 및 CD를 원하는 값으로 제어하는 것이 가능해진다.Further, according to this embodiment, the bias power is 500 W to 3000 W. As a result, it becomes possible to control the etching rate and CD of the central portion of the object to be processed to a desired value.

또한, 본 실시형태에 의하면, 에칭 공정에 의해 에칭된 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 이 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 정해진 거리만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차는 -1.2(㎚/min)∼1.2(㎚/min)이다. 그 결과, 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 및 CD를 원하는 값으로 양호한 정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.In addition, according to the present embodiment, the difference between the etching rate at the central position of the object to be processed etched by the etching process and the etching rate at the position shifted by a distance determined from the center position of the object to the periphery along the radial direction is − It is from 1.2 (nm/min) to 1.2 (nm/min). As a result, it becomes possible to control the etching rate and CD of the central portion of the object to be processed to a desired value with good precision.

(실시예)(Example)

이하에, 개시하는 플라즈마 처리 방법에 관해, 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다. 다만, 개시된 플라즈마 처리 방법은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the disclosed plasma processing method will be described in more detail by way of examples. However, the disclosed plasma processing method is not limited to the following embodiments.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

비교예 1에서는, 가스 공급 공정과 전력 공급 공정과 에칭 공정을 순서대로 행하는 일련의 플라즈마 처리 공정을 피처리체에 대하여 행했다. 플라즈마 처리 공정은, 이하의 조건을 이용하여 행했다. 피처리체는, 이하의 구조를 갖는 것을 이용했다.In Comparative Example 1, a series of plasma treatment steps in which a gas supply step, a power supply step, and an etching step were sequentially performed were performed on the object to be processed. The plasma treatment process was performed using the following conditions. As the object to be treated, one having the following structures was used.

(피처리체)(Treatment object)

처리 대상 막: SiO2막Film to be treated: SiO 2 film

마스크: 폴리실리콘막Mask: Polysilicon film

(플라즈마 처리 공정)(Plasma treatment process)

처리 가스: HBr/NF3/O2=300/34/24 sccm Process gas: HBr/NF 3 /O 2 =300/34/24 sccm

제1 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(플라즈마 생성용 전력): 800 WHigh frequency power from the first high frequency power supply (power for plasma generation): 800 W

플라즈마 생성용 전력의 주파수: 100 ㎒ Frequency of plasma generation power: 100 ㎒

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 600 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 600 W

바이어스용 전력의 주파수: 13.56 ㎒ Frequency of bias power: 13.56 MHz

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행하지 않음Pulse modulation for bias power: do not run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 100% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 100%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 0 ㎑ Frequency of bias power after pulse modulation: 0 kHz

온도(상부 전극/처리 용기의 내벽/하부 전극): 80/70/60℃Temperature (upper electrode/inner wall of processing vessel/lower electrode): 80/70/60℃

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1에서는, 플라즈마 처리 공정에서, 이하의 조건을 이용하여 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭했다. 그 밖의 점에 관해서는, 비교예 1과 동일하다.In Example 1, in the plasma processing step, the object to be processed was etched by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power using the following conditions. Other points are the same as in Comparative Example 1.

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행Pulse modulation for bias power: run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 60% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 60%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 5 ㎑Frequency of bias power after pulse modulation: 5 kHz

(실시예 2)(Example 2)

실시예 2에서는, 플라즈마 처리 공정에서, 바이어스용 전력으로서 이하의 조건을 이용했다. 그 밖의 점에 관해서는, 실시예 1과 동일하다.In Example 2, in the plasma processing step, the following conditions were used as the bias power. Other points are the same as in Example 1.

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1000 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 1000 W

(실시예 3)(Example 3)

실시예 3에서는, 플라즈마 처리 공정에서, 바이어스용 전력으로서 이하의 조건을 이용하고, 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수로서 이하의 조건을 이용했다. 그 밖의 점에 관해서는, 실시예 1과 동일하다.In Example 3, in the plasma processing step, the following conditions were used as the bias power, and the following conditions were used as the frequency of the bias power after pulse modulation. Other points are the same as in Example 1.

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1000 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 1000 W

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 10 ㎑Frequency of bias power after pulse modulation: 10 kHz

(비교예 1 및 실시예 1∼3에 관한 처리 결과)(Processing result of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3)

도 5a는 비교예 1 및 실시예 1∼3에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다. 도 5a의 도 501∼도 504는, 각각 비교예 1 및 실시예 1∼3에서의 피처리체의 에칭 레이트를 나타낸 도면이다. 도 501∼도 504에 있어서, 종축은 피처리체의 SiO2막을 HBr/NF3/O2의 플라즈마에 의해 에칭한 경우의 에칭 레이트[㎚/min]를 나타내고 있다. 또한, 도 501∼도 504에 있어서, 횡축은 피처리체의 직경 방향의 위치를 나타내고 있다. 즉, 도 501∼도 504는 피처리체의 중심 위치를 「0」으로 하여, 피처리체의 「-150(㎜)」의 주연 위치로부터 「+150(㎜)」의 주연 위치까지의 에칭 레이트를 나타낸 것이다.5A is a diagram showing the results of processing in Comparative Example 1 and Examples 1 to 3; 501 to 504 of FIG. 5A are diagrams showing the etching rates of the object to be processed in Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, respectively. 501 to 504, the vertical axis represents the etching rate [nm/min] when the SiO 2 film of the object to be processed is etched with HBr/NF 3 /O 2 plasma. In addition, in Figures 501 to 504, the horizontal axis represents the position of the object in the radial direction. That is, Figures 501 to 504 show the etching rate from the peripheral position of "-150 (mm)" of the object to be processed to the peripheral position of "+150 (mm)" with the center position of the object being "0". will be.

또한, 도 5a에서, 「Point2 average」란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측으로 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다. 이「Point2 average」가 소정치(예컨대 1.2) 이상인 경우에는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 비교하여 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트가 과도하게 높아지는 분포인 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 의미한다. 따라서, 피처리체의 피처리면의 균일성을 양호한 정밀도로 유지하도록 「Point2 average」를 1.2 이하가 되도록 프로세스 조건의 설정 범위, 즉 처리 장치 및 처리 마진(허용 범위)을 넓힐 수 있고, 장치를 정지시키지 않고 처리하는 것이 가능해진다.In Fig. 5A, "Point2 average" represents the difference between the etching rate at the center position of the object to be processed and the etching rate at the position shifted from the center position of the object to the peripheral side along the radial direction by ±30 (mm). . When this "Point2 average" is a predetermined value (for example, 1.2) or more, it means that a center fast distribution, which is a distribution in which the etching rate of the central portion of the object to be processed is excessively increased compared to the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed, occurs. Therefore, the setting range of the process conditions, that is, the processing device and the processing margin (permissible range) can be widened so that the ``Point2 average'' is 1.2 or less so as to maintain the uniformity of the processing target surface of the target object with good precision, and the device is not stopped. It becomes possible to process without.

도 5a에 도시한 바와 같이, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 비교예 1에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 26.3 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±7.8%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것은 아니었다. 또한, 비교예 1에서는, 「Point2 average」가 3.1 ㎚/min이었다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 나타내는 값이었다.As shown in Fig. 5A, in Comparative Example 1 in which the bias power is not pulse-modulated, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed is 26.3 nm/min, and the variation with respect to the average etching rate is ±7.8. %. None of these average etch rates and fluctuations satisfies the predetermined allowable specifications. In addition, in Comparative Example 1, the "Point2 average" was 3.1 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that a center fast distribution occurred.

반면에, 듀티비가 60%가 되고 주파수가 5 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 실시예 1에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 17.5 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±7.7%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것이었다. 또한, 실시예 1에서는, 「Point2 average」가 0.5 ㎚/min이었다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 1에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았다.On the other hand, in Example 1 in which the bias power was pulse-modulated so that the duty ratio was 60% and the frequency was 5 kHz, the average of the etching rates at multiple locations along the radial direction of the object to be processed was 17.5 nm/min and the average etching rate The variation for was ±7.7%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies a predetermined allowable specification. In addition, in Example 1, "Point2 average" was 0.5 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1. In other words, in Example 1, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small compared to Comparative Example 1.

실시예 1보다 큰 바이어스용 전력을 이용한 실시예 2에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 24.7 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±5.6%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것이었다. 또한, 실시예 2에서는, 「Point2 average」가 1.3 ㎚/min이었다. 이「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 2에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았다.In Example 2 using a bias power greater than that of Example 1, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed was 24.7 nm/min, and the variation with respect to the average etching rate was ±5.6%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies a predetermined allowable specification. In addition, in Example 2, "Point2 average" was 1.3 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared with Comparative Example 1. In other words, in Example 2, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 1.

실시예 1보다 큰 바이어스용 전력과, 실시예 1보다 큰 펄스 변조 후의 주파수를 이용한 실시예 3에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 26.0 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±6.7%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것이었다. 또한, 실시예 3에서는, 「Point2 average」가 0.5 ㎚/min이었다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이며, 또한, 실시예 1과 동등한 값이었다. 다시 말해서, 실시예 3에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았고, 실시예 1과 동등한 값으로 유지되었다.In Example 3 using a bias power greater than that of Example 1 and a frequency after pulse modulation greater than that of Example 1, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed was 26.0 nm/min, and the average etching rate was The variation for was ±6.7%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies a predetermined allowable specification. In addition, in Example 3, "Point2 average" was 0.5 nm/min. This "Point2 average" is a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1, and was a value equal to that of Example 1. In other words, in Example 3, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 1, and was maintained at a value equivalent to that of Example 1.

이와 같이, 비교예 1과 실시예 1∼3의 비교로부터 알 수 있듯이, 실시예 1∼3에서는, 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭함으로써, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 수법과 비교하여, 피처리체의 피처리면의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.As can be seen from the comparison between Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 as described above, in Examples 1 to 3, the bias power is reduced by etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power. Compared with the method without pulse modulation, it becomes possible to improve the uniformity of the surface to be processed of the object to be processed.

(센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (1))(Verification result of the influence of duty ratio and frequency on center fast distribution (1))

도 5b는 센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (1)을 나타낸 도면이다. 도 5b에서, 횡축은 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비(%)를 나타내고, 종축은 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수(kHz)를 나타내고 있다. 또한, 도 5b에서, 「Point2 average」란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향으로 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다. 또한, 도 5b에서는, 비교예 1, 실시예 2 및 실시예 3 각각에 대응하는 측정점을 함께 표시한다.5B is a diagram showing the verification result (1) of the influence of the duty ratio and the frequency on the center fast distribution. In Fig. 5B, the horizontal axis represents the duty ratio (%) of the bias power after pulse modulation, and the vertical axis represents the frequency (kHz) of the bias power after pulse modulation. In Fig. 5B, "Point2 average" indicates the difference between the etching rate at the center position of the object to be processed and the etching rate at the position shifted by ±30 (mm) in the radial direction from the center position of the object to be processed. In addition, in Fig. 5B, measurement points corresponding to each of Comparative Example 1, Example 2, and Example 3 are displayed together.

도 5b에 도시한 바와 같이, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 비교예 1에서는, 「Point2 average」가 1.2 ㎚/min보다 크기 때문에, 센터 패스트 분포의 정도가 비교적 큰 것을 알 수 있었다. 반면에, 바이어스용 전력을 펄스 변조한 실시예 1 및 실시예 3에서는, 「Point2 average」가 1.2 ㎚/min 이하이기 때문에, 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 본 발명자들은 실시예 2 및 실시예 3 각각에 대응하는 측정점의 주위에 존재하는 복수의 측정점에 관해 「Point2 average」를 측정했다. 이 측정의 결과, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우에, 「Point2 average」가 1.2 ㎚/min 이하였다. 또한, 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우에, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우와 비교하여 「Point2 average」가 작아졌다. 즉, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록, 바람직하게는, 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조함으로써, 센터 패스트 분포의 정도가 경감되는 것이 확인되었다.As shown in Fig. 5B, in Comparative Example 1 in which the bias power is not pulse-modulated, since the "Point2 average" is greater than 1.2 nm/min, it has been found that the accuracy of the center fast distribution is relatively large. On the other hand, in Examples 1 and 3 in which the bias power was pulse-modulated, since the "Point2 average" was 1.2 nm/min or less, it was found that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1. . For this reason, the present inventors measured the "Point2 average" for a plurality of measurement points existing around the measurement points corresponding to each of the second and third embodiments. As a result of this measurement, when the bias power was pulse-modulated so that the duty ratio became 10% to 70% and the frequency was 5 kHz to 20 kHz, the "Point2 average" was 1.2 nm/min or less. In addition, when the bias power is pulse-modulated so that the duty ratio is 40% to 60% and the frequency is 5 kHz to 10 kHz, the bias is used so that the duty ratio is 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz. Compared to the case where the power was pulse-modulated, the "Point2 average" became smaller. That is, by pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency becomes 5 kHz to 20 kHz, preferably, the duty ratio becomes 40% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 10 kHz. , It was confirmed that the degree of center fast distribution was reduced.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

비교예 2에서는, 가스 공급 공정과 전력 공급 공정과 에칭 공정을 순서대로 행하는 일련의 플라즈마 처리 공정을 피처리체에 대하여 행했다. 플라즈마 처리 공정은, 이하의 조건을 이용하여 행했다. 피처리체는, 이하의 구조를 갖는 것을 이용했다.In Comparative Example 2, a series of plasma treatment steps in which a gas supply step, a power supply step, and an etching step were sequentially performed were performed on the object to be processed. The plasma treatment process was performed using the following conditions. As the object to be treated, one having the following structures was used.

(피처리체)(Treatment object)

처리 대상 막: SiO2막Film to be treated: SiO 2 film

마스크: 폴리실리콘막Mask: Polysilicon film

(플라즈마 처리 공정)(Plasma treatment process)

처리 가스: CF4=100 sccm Process gas: CF 4 =100 sccm

제1 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(플라즈마 생성용 전력): 600 WHigh frequency power from the first high frequency power source (power for plasma generation): 600 W

플라즈마 생성용 전력의 주파수: 100 ㎒ Frequency of plasma generation power: 100 ㎒

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 600 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 600 W

바이어스용 전력의 주파수: 13.56 ㎒ Frequency of bias power: 13.56 MHz

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행하지 않음Pulse modulation for bias power: do not run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 100% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 100%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 0 ㎑ Frequency of bias power after pulse modulation: 0 kHz

온도(상부 전극/처리 용기의 내벽/하부 전극): 80/70/60℃Temperature (upper electrode/inner wall of processing vessel/lower electrode): 80/70/60℃

(실시예 4)(Example 4)

실시예 4에서는, 플라즈마 처리 공정에서, 이하의 조건을 이용하여 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭했다. 그 밖의 점에 관해서는, 비교예 2와 동일하다.In Example 4, in the plasma processing step, the object to be processed was etched by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power using the following conditions. Other points are the same as in Comparative Example 2.

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행Pulse modulation for bias power: run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 60% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 60%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 10 ㎑Frequency of bias power after pulse modulation: 10 kHz

(실시예 5)(Example 5)

실시예 5에서는, 플라즈마 처리 공정에서, 바이어스용 전력으로서 이하의 조건을 이용했다. 그 밖의 점에 관해서는, 실시예 4와 동일하다.In Example 5, in the plasma processing step, the following conditions were used as the bias power. Other points are the same as in Example 4.

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1000 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 1000 W

(비교예 2 및 실시예 4, 5에 관한 처리 결과)(Processing results for Comparative Example 2 and Examples 4 and 5)

도 6은 비교예 2 및 실시예 4, 5에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다. 도 6의 도 601∼도 603은, 각각 비교예 2 및 실시예 4, 5에서의 처리 결과의 에칭 레이트를 나타낸 도면이다. 도 601∼도 603에 있어서, 종축은 피처리체의 SiO2막을 CF4의 플라즈마에 의해 에칭한 경우의 에칭 레이트[㎚/min]를 나타내고 있다. 또한, 도 601∼도 603에 있어서, 횡축은 피처리체의 직경 방향의 위치를 나타내고 있다. 즉, 도 601∼도 603은 피처리체의 중심 위치를 「0」으로 하여, 피처리체의 「-150(㎜)」의 주연 위치로부터 「+150(㎜)」의 주연 위치까지의 에칭 레이트를 나타내는 것이다.6 is a diagram showing processing results in Comparative Example 2 and Examples 4 and 5. FIG. 601 to 603 of FIG. 6 are diagrams showing etching rates of processing results in Comparative Example 2 and Examples 4 and 5, respectively. In Figs. 601 to 603, the vertical axis represents the etching rate [nm/min] when the SiO 2 film of the object to be processed is etched by CF 4 plasma. In addition, in Figs. 601 to 603, the horizontal axis represents the position of the object to be processed in the radial direction. That is, Figures 601 to 603 show the etching rate from the peripheral position of "-150 (mm)" of the object to be processed to the peripheral position of "+150 (mm)" with the center position of the object being "0". will be.

또한, 도 6에 있어서, 「Point2 average」란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향으로 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다. 이 「Point2 average」가 소정치(예컨대 1.2) 이상인 경우에는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 비교하여 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트가 과도하게 높아지는 분포인 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 의미한다.In Fig. 6, "Point2 average" represents the difference between the etching rate at the center position of the object to be processed and the etching rate at the position shifted by ±30 (mm) in the radial direction from the center position of the object to be processed. When this "Point2 average" is equal to or greater than a predetermined value (for example, 1.2), it means that a center fast distribution, which is a distribution in which the etching rate of the central portion of the object to be processed is excessively high compared to the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed, occurs.

도 6에 도시한 바와 같이, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 비교예 2에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 219.8 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±4.3%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것은 아니었다. 또한, 비교예 2에서는, 「Point2 average」가 2.5 ㎚/min이었다. 이 「Point2 average」는 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 비교하여 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트가 과도하게 높아지는 분포인 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 나타내는 값이었다.As shown in Fig. 6, in Comparative Example 2 in which the bias power is not pulse-modulated, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed is 219.8 nm/min, and the variation with respect to the average etching rate is ±4.3. %. None of these average etch rates and fluctuations satisfies the predetermined allowable specifications. In addition, in Comparative Example 2, "Point2 average" was 2.5 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the center fast distribution, which is a distribution in which the etching rate of the central portion of the object to be processed is excessively high compared to the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed, occurs.

반면에, 듀티비가 60%가 되고 주파수가 10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 실시예 4에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 157.5 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±4.9%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것이었다. 또한, 실시예 4에서는, 「Point2 average」가 1.4 ㎚/min가 되었다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 2와 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 4에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 2와 비교하여 작았다.On the other hand, in Example 4 in which the bias power was pulse-modulated so that the duty ratio was 60% and the frequency was 10 kHz, the average of the etching rates of multiple locations along the radial direction of the object to be processed was 157.5 nm/min, and the average etching rate. The variation for was ±4.9%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies a predetermined allowable specification. Moreover, in Example 4, the "Point2 average" became 1.4 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 2. In other words, in Example 4, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 2.

실시예 4보다 큰 바이어스용 전력을 이용한 실시예 5에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 188.3 ㎚/min이고 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±2.8%였다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 어느 것이나 미리 정해진 허용 스펙을 만족하는 것이었다. 또한, 실시예 5에서는, 「Point2 average」가 1.2 ㎚/min였다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 2와 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 5에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 2와 비교하여 작았다.In Example 5 using a bias power greater than that of Example 4, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed was 188.3 nm/min, and the variation with respect to the average etching rate was ±2.8%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies a predetermined allowable specification. In addition, in Example 5, "Point2 average" was 1.2 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 2. In other words, in Example 5, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 2.

이와 같이, 비교예 2와 실시예 4, 5의 비교로부터 알 수 있듯이, 실시예 4, 5에서는, 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭함으로써, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 수법과 비교하여, 피처리체의 피처리면의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.As can be seen from the comparison between Comparative Example 2 and Examples 4 and 5 as described above, in Examples 4 and 5, the bias power was reduced by etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power. Compared with the method without pulse modulation, it becomes possible to improve the uniformity of the surface to be processed of the object to be processed.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

비교예 3에서는, 폴리실리콘막의 에칭 공정을 2개의 스텝에서 단계적으로 행하는 플라즈마 처리 공정을 피처리체에 대하여 행했다. 즉, 제1 스텝에서 폴리실리콘을 정해진 깊이의 도중까지 플라즈마에 의해 에칭하고, 제2 스텝에서 정해진 깊이까지 플라즈마에 의해 에칭한다. 플라즈마 처리 공정은, 이하의 조건을 이용하여 2개의 스텝에서 단계적으로 에칭했다. 피처리체는, 이하의 구조를 갖는 것을 이용했다.In Comparative Example 3, a plasma treatment step in which the polysilicon film etching step was performed stepwise in two steps was performed on the object to be processed. That is, in the first step, the polysilicon is etched by plasma to a predetermined depth, and in the second step, the polysilicon is etched with plasma to a predetermined depth. The plasma treatment step was etched stepwise in two steps using the following conditions. As the object to be treated, one having the following structures was used.

(피처리체)(Treatment object)

처리 대상 막: 폴리실리콘막Film to be treated: Polysilicon film

마스크: SiO2막Mask: SiO 2 film

(플라즈마 처리 공정)(Plasma treatment process)

(제1 스텝)(Step 1)

처리 가스: HBr/NF3/O2=300/28/17 sccm Process gas: HBr/NF 3 /O 2 =300/28/17 sccm

제1 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(플라즈마 생성용 전력): 800 WHigh frequency power from the first high frequency power supply (power for plasma generation): 800 W

플라즈마 생성용 전력의 주파수: 100 ㎒ Frequency of plasma generation power: 100 ㎒

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1000 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 1000 W

바이어스용 전력의 주파수: 13.56 ㎒ Frequency of bias power: 13.56 MHz

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행하지 않음Pulse modulation for bias power: do not run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 100% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 100%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 0 ㎑ Frequency of bias power after pulse modulation: 0 kHz

온도(상부 전극/처리 용기의 내벽/하부 전극): 80/70/60℃Temperature (upper electrode/inner wall of processing vessel/lower electrode): 80/70/60℃

(제2 스텝)(2nd step)

처리 가스: HBr/NF3/O2=300/34/15 sccm Process gas: HBr/NF 3 /O 2 =300/34/15 sccm

제1 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(플라즈마 생성용 전력): 800 WHigh frequency power from the first high frequency power supply (power for plasma generation): 800 W

플라즈마 생성용 전력의 주파수: 100 ㎒ Frequency of plasma generation power: 100 ㎒

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1000 WHigh frequency power from the second high frequency power supply (power for bias): 1000 W

바이어스용 전력의 주파수: 13.56 ㎒ Frequency of bias power: 13.56 MHz

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행하지 않음Pulse modulation for bias power: do not run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 100% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 100%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 0 ㎑ Frequency of bias power after pulse modulation: 0 kHz

온도(상부 전극/처리 용기의 내벽/하부 전극): 80/70/60℃Temperature (upper electrode/inner wall of processing vessel/lower electrode): 80/70/60℃

(실시예 6)(Example 6)

실시예 6에서는, 플라즈마 처리 공정의 제1 스텝 및 제2 스텝에 있어서, 이하의 조건을 이용하여 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭했다. 그 밖의 점에 관해서는, 비교예 3과 동일하다.In Example 6, in the first step and the second step of the plasma processing step, the object to be processed was etched by the plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power using the following conditions. Other points are the same as in Comparative Example 3.

바이어스용 전력에 대한 펄스 변조: 실행Pulse modulation for bias power: run

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 60% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 60%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 10 ㎑Frequency of bias power after pulse modulation: 10 kHz

(비교예 3 및 실시예 6에 관한 처리 결과)(Processing result of Comparative Example 3 and Example 6)

도 7a 및 도 7b는 비교예 3 및 실시예 6에 관한 처리 결과를 나타낸 도면이다. 도 7a의 트레이스도 701은 비교예 3에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 중앙부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다. 트레이스도 702는 비교예 3에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 중앙부와 주연부의 중간에 위치하는 중간부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다. 트레이스도 703은 비교예 3에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 주연부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다. 트레이스도 711은 실시예 6에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 중앙부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다. 트레이스도 712는 실시예 6에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 중앙부와 주연부의 중간에 위치하는 중간부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다. 트레이스도 713은 실시예 6에서의 플라즈마 처리 공정 후의 피처리체의 주연부의 단면을 확대하여 얻어진 사진의 트레이스도이다.7A and 7B are diagrams showing processing results of Comparative Example 3 and Example 6; 7A is a trace diagram of a photograph obtained by enlarging the cross section of the central portion of the object to be processed after the plasma treatment step in Comparative Example 3. FIG. A trace diagram 702 is a trace diagram of a photograph obtained by enlarging a cross section of an intermediate portion positioned between the central portion and the peripheral portion of the object to be processed after the plasma treatment step in Comparative Example 3. FIG. Trace figure 703 is a trace figure of the photograph obtained by enlarging the cross section of the peripheral part of the object to be treated after the plasma treatment step in Comparative Example 3. Trace figure 711 is a trace figure of the photograph obtained by enlarging the cross section of the central part of the object to be processed after the plasma treatment process in Example 6. Trace figure 712 is a trace figure of the photograph obtained by enlarging the cross section of the middle part located between the center part and the peripheral part of the object to be processed after the plasma treatment process in Example 6. Trace figure 713 is a trace figure of the photograph obtained by enlarging the cross section of the peripheral part of the object to be treated after the plasma treatment step in Example 6.

또한, 도 7b의 도 801은 비교예 3에서의 피처리체의 각 부의 형상을 나타낸 도면이다. 도 811은 실시예 6에서의 피처리체의 각 부의 형상을 나타낸 도면이다.In addition, FIG. 801 of FIG. 7B is a diagram showing the shape of each part of the object to be processed in Comparative Example 3. FIG. 811 is a diagram showing the shape of each part of the object to be processed in Example 6. FIG.

또, 도 7a 및 도 7b에서, 「Center」, 「Middle」 및 「Edge」는, 각각 피처리체의 중앙부, 중간부 및 주연부를 나타낸다. 또한, 도 7b에서, 「Mask Remain」은 마스크의 높이를 나타내고, 「Partial Depth」는 처리 대상 막의 에칭 깊이를 나타낸다.In Figs. 7A and 7B, "Center", "Middle", and "Edge" denote a central portion, an intermediate portion, and a peripheral edge portion of the object to be processed, respectively. In Fig. 7B, "Mask Remain" represents the height of the mask, and "Partial Depth" represents the etching depth of the film to be processed.

도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 비교예 3에서는, 마스크의 높이는 피처리체의 주연부로부터 중앙부를 향해 낮아지고, 처리 대상 막의 에칭 깊이는 피처리체의 주연부로부터 중앙부를 향해 깊어진다. 반면에, 듀티비가 60%가 되고 주파수가 10 ㎑가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 실시예 6에서는, 마스크의 높이 및 처리 대상 막의 에칭 깊이는 피처리체의 주연부로부터 중앙부를 향해 거의 일정하였다.7A and 7B, in Comparative Example 3 in which the bias power is not pulse-modulated, the height of the mask is lowered from the peripheral edge of the object to the center, and the etching depth of the film to be processed is lowered from the peripheral edge of the object to the center. It deepens towards. On the other hand, in Example 6 in which the bias power was pulse-modulated so that the duty ratio was 60% and the frequency was 10 kHz, the height of the mask and the etching depth of the film to be processed were substantially constant from the peripheral edge of the object to the center.

이와 같이, 비교예 3과 실시예 6의 비교로부터 알 수 있듯이, 실시예 6에서는, 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭함으로써, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 수법과 비교하여, 피처리체의 피처리면의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.As can be seen from the comparison between Comparative Example 3 and Example 6, in Example 6, the bias power is not pulse-modulated by etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power. Compared with the technique, it becomes possible to improve the uniformity of the surface to be processed of the object to be processed.

(센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (2))(Verification result of the influence of duty ratio and frequency on center fast distribution (2))

도 8a 및 도 8b는 센터 패스트 분포에 대하여 듀티비 및 주파수가 미치는 영향의 검증 결과 (2)를 나타낸 도면이다. 도 8a 및 도 8b에서, 종축은 Point2 average(㎚/min)를 나타낸다. 또한, 도 8a에서, 횡축은 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비(%)를 나타낸다. 또한, 도 8b에서, 횡축은 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수(Hz)를 나타낸다. 또한, 도 8a에서는, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 3 및 실시예 5 각각에 대응하는 측정점을 함께 표시한다. 또한, 도 8b에서는, 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1∼실시예 3 각각에 대응하는 측정점을 함께 표시한다. 또한, 도 8a 및 도 8b에서, Point2 average란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향으로 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다.8A and 8B are diagrams showing a verification result (2) of the effect of the duty ratio and frequency on the center fast distribution. 8A and 8B, the vertical axis represents Point2 average (nm/min). In addition, in Fig. 8A, the horizontal axis represents the duty ratio (%) of the bias power after pulse modulation. In Fig. 8B, the horizontal axis represents the frequency (Hz) of the bias power after pulse modulation. In addition, in FIG. 8A, measurement points corresponding to each of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, Example 3, and Example 5 are displayed together. In Fig. 8B, measurement points corresponding to each of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Examples 1 to 3 are also displayed together. In Figs. 8A and 8B, the Point2 average represents the difference between the etching rate at the center position of the object to be processed and the etching rate at the position shifted by ±30 (mm) in the radial direction from the center position of the object to be processed.

도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 바이어스용 전력을 펄스 변조하지 않는 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여, 바이어스용 전력을 펄스 변조한 각 실시예에서는, 「Point2 average」가 작아졌다. 즉, 각 실시예에서는, 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여, 경감된 것을 알 수 있었다. 이를 위해, 본 발명자들은 각 실시예 각각에 대응하는 측정점의 주위에 존재하는 복수의 측정점에 대해서 「Point2 average」를 측정하였다. 이 측정의 결과, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 kHz∼20 kHz가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우에, 「Point2 average」는 미리 정해진 허용 스펙(예컨대 1.2 이하)을 만족시키는 것이었다. 또한 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 kHz∼10 kHz가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우에, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 kHz∼20 kHz가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조한 경우와 비교하여 「Point2 average」가 작아졌다. 즉, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 kHz∼20 kHz가 되도록, 바람직하게는, 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 kHz∼10 kHz가 되도록 바이어스용 전력을 펄스 변조하는 것에 의해, 센터 패스트 분포의 정도가 경감되는 것이 확인되었다.As shown in Figs. 8A and 8B, compared with Comparative Examples 1 and 2 in which the bias power is not pulse-modulated, in each Example in which the bias power is pulse-modulated, the "Point2 average" is decreased. That is, in each example, it was found that the degree of center fast distribution was reduced compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2. To this end, the present inventors measured "Point2 average" for a plurality of measuring points existing around the measuring points corresponding to each of the examples. As a result of this measurement, when the bias power is pulse-modulated so that the duty ratio is 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz, the ``Point2 average'' is a pre-determined allowable specification (for example, 1.2 or less). It was. In addition, when the bias power is pulse-modulated so that the duty ratio is 40% to 60% and the frequency is 5 kHz to 10 kHz, the bias power is so that the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz. Compared with the case of pulse modulation, "Point2 average" became smaller. That is, the bias power is pulse-modulated so that the duty ratio is 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz, and preferably, the duty ratio is 40% to 60% and the frequency is 5 kHz to 10 kHz. As a result, it was confirmed that the degree of center fast distribution was reduced.

(실시예 7)(Example 7)

실시예 7에서는, 플라즈마 생성용 전력, 바이어스용 전력, 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비 및 펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수로서 이하의 조건을 이용하였다. 그 외의 점에 대해서는, 실시예 1과 동일하다.In Example 7, the following conditions were used as the power for plasma generation, the power for bias, the duty ratio of the power for bias after pulse modulation, and the frequency of the power for bias after pulse modulation. Other points are the same as in Example 1.

제1 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(플라즈마 생성용 전력): 400 W High frequency power from the first high frequency power source (power for plasma generation): 400 W

제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전력(바이어스용 전력): 1850 W High frequency power from the second high frequency power source (power for bias): 1850 W

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 듀티비: 30% Duty ratio of bias power after pulse modulation: 30%

펄스 변조 후의 바이어스용 전력의 주파수: 10 kHzFrequency of bias power after pulse modulation: 10 kHz

(실시예 8∼실시예 10)(Examples 8 to 10)

실시예 8∼실시예 10에서는, 각각, 처리 가스로서 이하의 처리 가스를 이용하였다. 그 외의 점에 대해서는, 실시예 7과 동일하다.In Examples 8 to 10, the following processing gas was used as the processing gas, respectively. Other points are the same as in Example 7.

실시예 8: HBr/NF3/O2/Ar=300/34/24/50 sccm Example 8: HBr/NF 3 /O 2 /Ar=300/34/24/50 sccm

실시예 9: HBr/NF3/O2/Ar=300/34/24/100 sccm Example 9: HBr/NF 3 /O 2 /Ar=300/34/24/100 sccm

실시예 10: HBr/NF3/O2/Ar=300/34/24/200 sccmExample 10: HBr/NF 3 /O 2 /Ar=300/34/24/200 sccm

(실시예 7∼실시예 10에 관한 처리 결과)(Processing result of Examples 7 to 10)

도 9a 및 도 9b는 실시예 7∼실시예 10에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다. 도 9a의 도 901∼도 904는, 각각 실시예 7∼실시예 10에서의 피처리체의 에칭 레이트를 나타낸 도면이다. 도 901∼도 904에서, 종축은 피처리체의 SiO2막을 HBr/NF3/O2의 플라즈마 또는 HBr/NF3/O2/Ar의 플라즈마에 의해 에칭한 경우의 에칭 레이트[㎚/min]를 나타내고 있다. 또한 도 901∼도 904에서, 횡축은 피처리체의 직경 방향의 위치를 나타내고 있다. 즉, 도 901∼도 904는 피처리체의 중심 위치를 「0」으로 하여, 피처리체의 「-150(㎜)」의 주연 위치로부터 「+150(㎜)」의 주연 위치까지의 에칭 레이트를 나타내는 것이다.9A and 9B are diagrams showing results of processing in Examples 7 to 10. 901 to 904 of FIG. 9A are diagrams showing the etching rates of objects to be processed in Examples 7 to 10, respectively. 901 to 904, the vertical axis represents the etching rate [nm/min] when the SiO 2 film of the object to be processed is etched with HBr/NF 3 /O 2 plasma or HBr/NF 3 /O 2 /Ar plasma. Is shown. Incidentally, in FIGS. 901 to 904, the horizontal axis represents the position of the object in the radial direction. That is, FIGS.901 to 904 show the etching rate from the peripheral position of "-150 (mm)" of the object to be processed to the peripheral position of "+150 (mm)" with the center position of the object to be processed as "0". will be.

또한, 도 9b에서, 종축은 Point2 average(㎚/min)를 나타내고, 횡축은 Ar의 유량(sccm)을 나타내고 있다.In addition, in Fig. 9B, the vertical axis represents Point2 average (nm/min), and the horizontal axis represents Ar flow rate (sccm).

또한, 도 9a 및 도 9b에서, 「Point2 average」란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다. 이 「Point2 average」가 소정치(예컨대 1.2) 이상인 경우에는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 비교하여 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트가 과도하게 커지는 분포인 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 의미한다.In Figs. 9A and 9B, "Point2 average" refers to the etching rate at the center position of the object to be processed, and the etching rate at the position shifted from the center position of the object to the peripheral side along the radial direction by ±30 (mm). Shows the difference between When this "Point2 average" is equal to or more than a predetermined value (for example, 1.2), it means that a center fast distribution, which is a distribution in which the etching rate of the central portion of the object to be processed is excessively large compared to the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed, occurs.

도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, Ar을 이용하지 않는 실시예 7에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수 위치의 에칭 레이트의 평균은 25.5 ㎚/min이 되고, 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 ±3.2%가 되었다. 이 평균 에칭 레이트와 변동은 모두 미리 정해진 허용 스펙을 만족시키는 것이었다. 또한, 실시예 7에서는, 「Point2 average」가 0.3 ㎚/min가 되었다. 이 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 7에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았다.9A and 9B, in Example 7 in which Ar is not used, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed is 25.5 nm/min, and the variation with respect to the average etching rate is It became ±3.2%. Both of these average etch rates and fluctuations satisfies predetermined allowable specifications. In addition, in Example 7, "Point2 average" became 0.3 nm/min. This "Point2 average" was a value indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1. In other words, in Example 7, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 1.

또한, Ar을 이용한 실시예 8∼실시예 10에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수의 위치의 에칭 레이트의 평균은 각각 22.6 ㎚/min, 22.8 ㎚/min 및 23.1 ㎚/min이 되었다. 또한, 실시예 8∼실시예 10에서는, 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 각각 ±6.1%, ±4.7% 및 ±3.3%가 되었다. 이들의 평균 에칭 레이트와 변동은 모두 미리 정해진 허용 스펙을 만족시키는 것이었다. 또한 실시예 8∼실시예 10에서는, 「Point2 average」가 각각 0.0 ㎚/min, -0.1 ㎚/min 및 -0.6 ㎚/min이 되었다. 이들 「Point2 average」는 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1과 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 8∼실시예 10에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았다.Further, in Examples 8 to 10 using Ar, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed were 22.6 nm/min, 22.8 nm/min, and 23.1 nm/min, respectively. In addition, in Examples 8 to 10, the variations with respect to the average etching rate were ±6.1%, ±4.7%, and ±3.3%, respectively. Both their average etch rate and fluctuations were to satisfy predetermined tolerance specifications. Further, in Examples 8 to 10, the "Point2 average" was set to 0.0 nm/min, -0.1 nm/min, and -0.6 nm/min, respectively. These "Point2 average" were values indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1. In other words, in Examples 8 to 10, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 1.

또한, Ar을 이용한 실시예 8∼실시예 10에서는, Ar의 유량이 증가할수록, 「Point2 average」가 작아졌다. 이 결과로부터, Ar의 유량의 변경에 의해 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 및 CD를 원하는 값으로 제어하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다. Ar의 유량이 증가할수록,「Point2 average」가 작아지는 이유로서는, 이하의 이유를 생각할 수 있다. 즉, 플라즈마 내의 이온 중 비처리체의 중앙부에 집중하기 쉬운 마이너스 이온(예컨대 Br-)이 플러스 이온인 Ar 이온에 의해 상쇄되고, 결과적으로, 피처리체의 중앙부의 에칭의 진행이 방해되었기 때문이라고 생각된다.In addition, in Examples 8 to 10 in which Ar was used, the "Point2 average" decreased as the flow rate of Ar increased. From this result, it was found that it was possible to control the etching rate and CD of the central portion of the object to be processed to a desired value by changing the flow rate of Ar. As the reason why the "Point2 average" decreases as the flow rate of Ar increases, the following reasons can be considered. That is, the easy negative ions concentrate in the central part of the Beecher piece of the ions in the plasma (for example, Br -) is offset by the positive ions of Ar ions, as a result, of the workpiece center etching progress is considered to be because interference .

(실시예 11∼실시예 14)(Examples 11 to 14)

실시예 11∼실시예 14에서는, 각각 바이어스용 전력으로서 이하의 조건을 이용하였다. 그 외의 점에 대해서는, 실시예 7과 동일하다.In Examples 11 to 14, the following conditions were used as bias power, respectively. Other points are the same as in Example 7.

실시예 11: 640 W Example 11: 640 W

실시예 12: 1350 W Example 12: 1350 W

실시예 13: 2350 W Example 13: 2350 W

실시예 14: 2850 WExample 14: 2850 W

(실시예 11∼실시예 14에 관한 처리 결과)(Processing result of Examples 11 to 14)

도 10a 및 도 10b는 실시예 11∼실시예 14에서의 처리 결과를 나타낸 도면이다. 도 10a의 도 1001 및 도 1002는, 각각 실시예 12 및 실시예 13에서의 피처리체의 에칭 레이트를 나타낸 도면이다. 도 1001 및 도 1002에서, 종축은 피처리체의 SiO2막을 HBr/NF3/O2의 플라즈마 또는 HBr/NF3/O2/Ar의 플라즈마에 의해 에칭한 경우의 에칭 레이트[㎚/min]를 나타내고 있다. 또한, 도 1001 및 도 1002에서, 횡축은 피처리체의 직경 방향의 위치를 나타내고 있다. 즉, 도 1001 및 도 1002는 피처리체의 중심 위치를 「0」으로 하여, 피처리체의 「-150(㎜)」의 주연 위치로부터 「+150(㎜)」의 주연 위치까지의 에칭 레이트를 나타내는 것이다. 10A and 10B are diagrams showing processing results in Examples 11 to 14. 1001 and 1002 of FIG. 10A are diagrams showing an etching rate of an object to be processed in Examples 12 and 13, respectively. 1001 and 1002, the vertical axis represents the etching rate [nm/min] when the SiO 2 film of the object to be processed is etched with HBr/NF 3 /O 2 plasma or HBr/NF 3 /O 2 /Ar plasma. Is shown. In addition, in Figs. 1001 and 1002, the horizontal axis represents the position of the object in the radial direction. That is, FIGS. 1001 and 1002 show the etching rate from the peripheral position of "-150 (mm)" of the object to be processed to the peripheral position of "+150 (mm)" with the center position of the object to be processed as "0". will be.

또한, 도 10b에서, 종축은 Point2 average(㎚/min)를 나타내고, 횡축은 바이어스용 전력(W)을 나타내고 있다. In Fig. 10B, the vertical axis represents Point2 average (nm/min), and the horizontal axis represents bias power (W).

또한, 도 10a 및 도 10b에서, 「Point2 average」란, 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 ±30(㎜)만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차를 나타낸다. 이 「Point2 average」가 소정치(예컨대 1.2) 이상인 경우에는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 비교하여 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트가 과도하게 커지는 분포인 센터 패스트 분포가 발생하는 것을 의미한다. In Figs. 10A and 10B, "Point2 average" refers to the etching rate at the center position of the object to be processed and the etching rate at the position shifted from the center position of the object to the peripheral side along the radial direction by ±30 (mm). Shows the difference between When this "Point2 average" is equal to or more than a predetermined value (for example, 1.2), it means that a center fast distribution, which is a distribution in which the etching rate of the central portion of the object to be processed is excessively large compared to the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed, occurs.

도 10a 및 도 10b에 도시하는 바와 같이, 바이어스용 전력이 1350 W인 실시예 12, 및 바이어스용 전력이 2350 W인 실시예 13에서는, 피처리체의 직경 방향을 따른 복수의 위치의 에칭 레이트의 평균은 각각 21.0 ㎚/min 및 29.4 ㎚/min이 되었다. 또한, 실시예 12 및 실시예 13에서는, 평균 에칭 레이트에 대한 변동은 각각 ±4.9% 및 ±4.1%가 되었다. 이들 평균 에칭 레이트와 변동은 모두 미리 정해진 허용 스펙을 만족시키는 것이었다. 또한, 실시예 11∼실시예 14에서는, 「Point2 average」가, 각각 0.5 ㎚/min, 0.1 ㎚/min, 0.5 ㎚/min 및 1.1 ㎚/min이 되었다. 이들 「Point2 average」는, 센터 패스트 분포의 정도가 비교예 1와 비교하여 경감된 것을 나타내는 값이었다. 다시 말해서, 실시예 11∼실시예 14에서는, 피처리체의 주연부의 에칭 레이트와 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 간의 차가 비교예 1과 비교하여 작았다. As shown in Figs. 10A and 10B, in Example 12 in which the bias power is 1350 W, and in Example 13 in which the bias power is 2350 W, the average of the etching rates at a plurality of positions along the radial direction of the object to be processed. Were 21.0 nm/min and 29.4 nm/min, respectively. In addition, in Example 12 and Example 13, the fluctuations with respect to the average etching rate became ±4.9% and ±4.1%, respectively. All of these average etch rates and fluctuations were to satisfy predetermined tolerance specifications. In addition, in Examples 11 to 14, "Point2 average" became 0.5 nm/min, 0.1 nm/min, 0.5 nm/min, and 1.1 nm/min, respectively. These "Point2 average" were values indicating that the degree of the center fast distribution was reduced compared to Comparative Example 1. In other words, in Examples 11 to 14, the difference between the etching rate of the peripheral portion of the object to be processed and the etching rate of the central portion of the object to be processed was small as compared with Comparative Example 1.

또한, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 실시예 12∼실시예 14에서는, 바이어스용 전력이 증가할수록, 「Point2 average」가 커졌다. 이 결과로부터, 바이어스용 전력의 변경에 의해 피처리체의 중앙부의 에칭 레이트 및 CD를 원하는 값으로 제어하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다.In addition, as shown in Fig. 10B, in Examples 12 to 14, as the bias power increased, the "Point2 average" increased. From this result, it was found that it was possible to control the etching rate and CD of the central portion of the object to be processed to a desired value by changing the bias power.

2: 플라즈마 처리 장치 3: 배치대
21: 처리 용기 24: 배기 장치(배기부)
31: 하부 전극 32: 유전체층
45a: 제1 고주파 전원 45b: 제2 고주파 전원
55: 처리 가스 공급원(가스 공급부) 100: 프로세스 컨트롤러(제어부)
101: 사용자 인터페이스 102: 기억부2: Plasma processing device 3: Placement table
21: processing container 24: exhaust device (exhaust part)
31: lower electrode 32: dielectric layer
45a: first high frequency power supply 45b: second high frequency power supply
55: process gas supply source (gas supply unit) 100: process controller (control unit)
101: user interface 102: storage unit

Claims (13)

처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치되고, 피처리체의 배치대로서 기능하는 하부 전극과, 상기 하부 전극에 대향하도록 설치된 상부 전극을 포함하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법에 있어서,
상기 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 공정과,
상기 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력을 상기 하부 전극에 공급하고, 상기 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 상기 하부 전극에 공급하는 전력 공급 공정과,
상기 피처리체의 중앙부와 주연부에서의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위하여, 상기 바이어스용 전력이 10%∼70%의 듀티비로 변조되는 동안에 상기 하부 전극에 공급되는 상기 플라즈마 생성용 전력이 일정하게 유지된 상태로, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 상기 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 에칭 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.A plasma processing method using a capacitively coupled plasma processing apparatus comprising a processing container, a lower electrode installed in the processing container and functioning as a mounting table for an object to be processed, and an upper electrode provided to face the lower electrode,
A gas supply step of supplying a processing gas into the processing container,
As power for generating plasma of the processing gas supplied to the inside of the processing vessel, a plasma generating power having a frequency of 100 MHz to 150 MHz is supplied to the lower electrode, and a power having a frequency lower than the plasma generating power A power supply process of supplying bias power to the lower electrode;
In order to equalize the plasma density at the center and periphery of the object to be processed, the plasma generation power supplied to the lower electrode is kept constant while the bias power is modulated with a duty ratio of 10% to 70%. , An etching process of etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio is 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz.
Plasma treatment method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 에칭 공정은 듀티비가 40%∼60%가 되고 주파수가 5 ㎑∼10 ㎑가 되도록 상기 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The method according to claim 1, wherein the etching step includes etching the object to be processed with plasma of the processing gas while pulse-modulating the bias power so that the duty ratio becomes 40% to 60% and the frequency becomes 5 kHz to 10 kHz. Plasma treatment method characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바이어스용 전력의 주파수는 0.4 ㎑∼13.56 ㎒인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein the frequency of the bias power is in the range of 0.4 kHz to 13.56 MHz. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리체는 폴리실리콘막과, SiO2막 또는 유기막을 포함하고,
상기 에칭 공정은 상기 SiO2막 또는 상기 유기막을 마스크로 하여 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 상기 폴리실리콘막을 에칭하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The method according to claim 1 or 2, wherein the object to be processed comprises a polysilicon film and a SiO 2 film or an organic film,
In the etching step, the polysilicon film is etched by plasma of the processing gas using the SiO 2 film or the organic film as a mask. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리체는 SiO2막과, 유기막 또는 폴리실리콘막을 포함하고,
상기 에칭 공정은 상기 유기막 또는 상기 폴리실리콘막을 마스크로 하여 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 상기 SiO2막을 에칭하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the object to be processed comprises a SiO 2 film and an organic film or a polysilicon film,
In the etching step, the SiO 2 film is etched with the plasma of the processing gas using the organic film or the polysilicon film as a mask. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리체는 SiO2막과 폴리실리콘막의 적층막과, 유기막을 포함하고,
상기 에칭 공정은 상기 유기막을 마스크로 하여 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 상기 적층막을 에칭하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the object to be processed comprises a laminated film of a SiO 2 film and a polysilicon film, and an organic film,
The etching step is a plasma processing method characterized in that the layered film is etched with the plasma of the processing gas using the organic film as a mask. 제6항에 있어서, 상기 적층막은 적어도 24층 이상 적층되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The plasma processing method according to claim 6, wherein at least 24 layers of the laminated film are laminated. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 가스는 브롬 또는 염소와, 불소와, 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein the processing gas contains bromine or chlorine, fluorine and oxygen. 제8항에 있어서, 상기 처리 가스는 아르곤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The plasma processing method of claim 8, wherein the processing gas further contains argon. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 가스는 CF계 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein the processing gas contains a CF-based gas. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바이어스용 전력은 500 W∼3000 W인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein the bias power is 500 W to 3000 W. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 공정에 의해 에칭된 상기 피처리체의 중심 위치의 에칭 레이트와, 이 피처리체의 중심 위치로부터 직경 방향을 따라 주연측에 정해진 거리만큼 시프트한 위치의 에칭 레이트 간의 차는 -1.2(㎚/min)∼1.2(㎚/min)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The etching rate according to claim 1 or 2, wherein the etching rate of the central position of the object to be processed etched by the etching process is shifted from the central position of the object to the peripheral edge along the radial direction. The plasma processing method, characterized in that the difference between the rates is -1.2 (nm/min) to 1.2 (nm/min). 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 설치되고, 피처리체의 배치대로서 기능하는 하부 전극과,
상기 하부 전극에 대향하도록 설치된 상부 전극과,
상기 처리 용기의 내부를 감압하기 위한 배기부와,
상기 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와,
상기 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기의 내부에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 전력으로서, 주파수가 100 ㎒∼150 ㎒인 플라즈마 생성용 전력을 상기 하부 전극에 공급하고, 상기 플라즈마 생성용 전력보다 주파수가 낮은 전력인 바이어스용 전력을 상기 하부 전극에 공급하는 공정과, 상기 피처리체의 중앙부와 주연부에서의 플라즈마 밀도를 균일화하기 위하여, 상기 바이어스용 전력이 10%∼70%의 듀티비로 변조되는 동안에 상기 하부 전극에 공급되는 상기 플라즈마 생성용 전력이 일정하게 유지된 상태로, 듀티비가 10%∼70%가 되고 주파수가 5 ㎑∼20 ㎑가 되도록 상기 바이어스용 전력을 펄스 변조하면서, 상기 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리체를 에칭하는 공정을 실행하는 제어부
를 구비한 것을 특징으로 하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치.A processing container,
A lower electrode installed in the processing container and functioning as a mounting table for an object to be processed;
An upper electrode installed to face the lower electrode,
An exhaust part for depressurizing the inside of the processing container,
A gas supply unit for supplying a processing gas into the processing container,
A process of supplying a processing gas to the inside of the processing container, and power for generating plasma of the processing gas supplied to the interior of the processing container, and power for generating plasma having a frequency of 100 MHz to 150 MHz is applied to the lower electrode. And supplying a bias power, which is a power having a frequency lower than that for generating the plasma, to the lower electrode, and in order to equalize the plasma density in the central portion and the peripheral portion of the object to be processed, the bias power is 10% The bias power so that the power for generating plasma supplied to the lower electrode is kept constant while being modulated with a duty ratio of ∼70%, and the duty ratio becomes 10% to 70% and the frequency is 5 kHz to 20 kHz. The control unit performs a process of etching the object to be processed by the plasma of the processing gas while pulse-modulating
Capacitively coupled plasma processing apparatus comprising a.
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