特許 6965205 エッチング装置、及びエッチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6965205

(24)【登録日】2021年10月22日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】エッチング装置、及びエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20211028BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101B

   H01L21/302 105A

   H05H1/46 M

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-87214(P2018-87214)

(22)【出願日】2018年4月27日

(65)【公開番号】特開2019-192874(P2019-192874A)

(43)【公開日】2019年10月31日

【審査請求日】2021年1月5日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永海 幸一

(72)【発明者】

【氏名】永関 一也

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０４３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８３３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１２５５２３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマによるエッチング処理の対象となる被処理体が載置され、下部電極として機能する載置台と、
前記載置台に印加される負の直流電圧を発生する直流電源と、
前記載置台に載置された被処理体に対するエッチング処理が開始される際に、前記直流電源から前記載置台に負の直流電圧を周期的に印加し、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記エッチング処理が開始されてから予め定められた時間が経過した時点において、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を第１の周波数から前記第１の周波数よりも低い第２の周波数まで低下させることを特徴とするエッチング装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を連続的に又は段階的に低下させることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の絶対値を増加又は減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング装置。

【請求項4】

プラズマによるエッチング処理の対象となる被処理体が載置され、下部電極として機能する載置台と、
前記載置台に印加される負の直流電圧を発生する直流電源と、
前記載置台に載置された被処理体に対するエッチング処理が開始される際に、前記直流電源から前記載置台に負の直流電圧を周期的に印加し、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる制御部と、
を有し、
前記制御部は、さらに、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の絶対値を増加又は減少させ、前記載置台に印加される負の直流電圧の絶対値を増加させた後、前記載置台と前記被処理体との間の電位差を算出し、前記電位差が所定の閾値を超える場合に、前記直流電源を制御して、前記載置台に印加される負の直流電圧の値を、前記電位差を減少させるシフト量だけシフトすることを特徴とするエッチング装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を連続的に又は段階的に低下させることを特徴とする請求項４に記載のエッチング装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記エッチング処理が開始されてから予め定められた時間が経過した時点において、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を第１の周波数から前記第１の周波数よりも低い第２の周波数まで低下させることを特徴とする請求項４又は５に記載のエッチング装置。

【請求項7】

プラズマによるエッチング処理の対象となる被処理体が載置され、下部電極として機能する載置台に載置された被処理体に対するエッチング処理が開始される際に、前記載置台に印加される負の直流電圧を発生する直流電源から前記載置台に負の直流電圧を周期的に印加し、
前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記直流電源から前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる、
処理をコンピュータが実行し、
前記低下させる処理は、前記エッチング処理が開始されてから予め定められた時間が経過した時点において、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を第１の周波数から前記第１の周波数よりも低い第２の周波数まで低下させることを特徴とするエッチング方法。

【請求項8】

プラズマによるエッチング処理の対象となる被処理体が載置され、下部電極として機能する載置台に載置された被処理体に対するエッチング処理が開始される際に、前記載置台に印加される負の直流電圧を発生する直流電源から前記載置台に負の直流電圧を周期的に印加し、
前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記直流電源から前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる、
処理をコンピュータが実行し、
前記低下させる処理は、さらに、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の絶対値を増加又は減少させ、前記載置台に印加される負の直流電圧の絶対値を増加させた後、前記載置台と前記被処理体との間の電位差を算出し、前記電位差が所定の閾値を超える場合に、前記直流電源を制御して、前記載置台に印加される負の直流電圧の値を、前記電位差を減少させるシフト量だけシフトすることを特徴とするエッチング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エッチング装置、及びエッチング方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ等の被処理体に対して、プラズマを用いてエッチング処理を行うエッチング装置が知られている。このようなエッチング装置は、真空空間を構成可能な処理容器内に、被処理体が載置され、電極としての機能も兼ねた載置台を有する。エッチング装置は、例えば載置台に所定の高周波電力を印加することにより、載置台に載置された被処理体に対し、プラズマによるエッチング処理を行う。また、エッチング装置は、プラズマによるエッチング処理を行う際に、載置台にバイアス用の高周波電力を印加することがある。載置台にバイアス用の高周波電力が印加されることにより、プラズマ中のイオンが被処理体へ引き込まれ、被処理体にホールや溝が効率的に形成される。

【0003】

ところで、近年、エッチング処理により被処理体に形成されるホールや溝に求められるアスペクト比が高くなっている。アスペクト比が高いホールや溝のエッチング処理では、エッチング処理が進行するに従い、被処理体へ引き込まれるイオンの直進性が低下するため、エッチング特性が劣化する。被処理体へ引き込まれるイオンの直進性は、載置台に印加されるバイアス用の高周波電力の周波数が低くなるほど、高くなることが知られている。

【0004】

そこで、周波数が異なる複数のバイアス用の高周波電力を発生する複数の高周波電源をエッチング装置に搭載し、エッチング処理の途中で、複数の高周波電源と載置台との接続を選択的に切り替えてバイアス用の高周波電力の周波数を変更する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−５３５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、簡易な装置構成でエッチング特性の劣化を抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によるエッチング装置は、プラズマによるエッチング処理の対象となる被処理体が載置され、下部電極として機能する載置台と、前記載置台に印加される負の直流電圧を発生する直流電源と、前記載置台に載置された被処理体に対するエッチング処理が開始される際に、前記直流電源から前記載置台に負の直流電圧を周期的に印加し、前記エッチング処理の処理時間の経過に応じて、前記載置台に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、簡易な装置構成でエッチング特性の劣化を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係るエッチング装置を概略的な構成を示す概略断面図である。

【図2】図２は、エッチング処理が開始された際のイオンの状態を模式的に示す図である。

【図3】図３は、エッチング処理が進行した際のイオンの状態を模式的に示す図である。

【図4】図４は、一実施形態に係るエッチング方法の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、ＤＣ周波数の低下態様の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0011】

従来、半導体ウェハ等の被処理体に対して、プラズマを用いてエッチング処理を行うエッチング装置が知られている。このようなエッチング装置は、真空空間を構成可能な処理容器内に、被処理体が載置され、電極としての機能も兼ねた載置台を有する。エッチング装置は、例えば載置台に所定の高周波電力を印加することにより、載置台に載置された被処理体に対し、プラズマによるエッチング処理を行う。また、エッチング装置は、プラズマによるエッチング処理を行う際に、載置台にバイアス用の高周波電力を印加することがある。載置台にバイアス用の高周波電力が印加されることにより、プラズマ中のイオンが被処理体へ引き込まれ、被処理体にホールや溝が効率的に形成される。

【0012】

ところで、近年、エッチング処理により被処理体に形成されるホールや溝に求められるアスペクト比が高くなっている。アスペクト比が高いホールや溝のエッチング処理では、エッチング処理が進行するに従い、被処理体へ引き込まれるイオンの直進性が低下するため、エッチング特性が劣化する。被処理体へ引き込まれるイオンの直進性は、載置台に印加されるバイアス用の高周波電力の周波数が低くなるほど、高くなることが知られている。

【0013】

そこで、周波数が異なる複数のバイアス用の高周波電力を発生する複数の高周波電源をエッチング装置に搭載し、エッチング処理の途中で、複数の高周波電源と載置台との接続を選択的に切り替えてバイアス用の高周波電力の周波数を変更する技術が知られている。

【0014】

しかしながら、複数の高周波電源がエッチング装置に搭載されると、エッチング装置の装置構成が複雑化する。このため、簡易な装置構成でエッチング特性の劣化を抑制することが期待されている。

【0015】

（第１実施形態）
［エッチング装置の構成］
図１は、第１実施形態に係るエッチング装置１０を概略的な構成を示す概略断面図である。エッチング装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。処理容器１２は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１２は、例えばアルミニウムから構成されている。処理容器１２は、接地電位に接続されている。処理容器１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。また、処理容器１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。被処理体であるウェハＷが処理容器１２に搬入されるとき、また、ウェハＷが処理容器１２から搬出されるときに、ウェハＷは通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇが処理容器１２の側壁に沿って設けられている。

【0016】

処理容器１２内では、支持部１５が、処理容器１２の底部から上方に延在している。支持部１５は、略円筒形状を有しており、セラミックといった絶縁材料から形成されている。支持部１５上には、載置台１６が搭載されている。載置台１６は、支持部１５によって支持されている。載置台１６は、処理容器１２内においてウェハＷを支持するように構成されている。載置台１６は、基台１８及び静電チャック２０を含んでいる。基台１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。基台１８は、下部電極としての機能を有する。

【0017】

基台１８内には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって基台１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介してチラーユニットに戻される。即ち、流路１８ｆには、当該流路１８ｆとチラーユニットとの間で循環するように、熱交換媒体が供給される。

【0018】

静電チャック２０は、基台１８上に設けられている。静電チャック２０は、絶縁体から形成された本体と、当該本体内に設けられた膜状の電極を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源が電気的に接続されている。直流電源から静電チャック２０の電極に電圧が印加されると、静電チャック２０上に載置されたウェハＷと静電チャック２０との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、ウェハＷは、静電チャック２０に引き付けられ、当該静電チャック２０によって保持される。静電チャック２０の周縁領域上には、フォーカスリングＦＲが配置される。フォーカスリングＦＲは、略環状板形状を有しており、例えばシリコンから形成されている。フォーカスリングＦＲは、ウェハＷのエッジを囲むように配置される。

【0019】

エッチング装置１０には、ガス供給ライン２５が設けられている。ガス供給ライン２５は、ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面とウェハＷの裏面（下面）との間に供給する。

【0020】

処理容器１２の底部からは、筒状部２８が上方に延在している。筒状部２８は、支持部１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部２８は、接地電位に接続されている。筒状部２８上には、絶縁部２９が設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有し、例えば石英又はセラミックから形成されている。絶縁部２９は、載置台１６の外周に沿って延在している。

【0021】

エッチング装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、載置台１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共に処理容器１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、部材３２を介して処理容器１２の上部に支持されている。後述する高周波電源６２が基台１８に電気的に接続されている場合には、上部電極３０は、接地電位に接続される。

【0022】

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、処理空間に面している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の母材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

【0023】

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する部品である。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成され得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス拡散室３６ａにガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

【0024】

ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４は複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。エッチング装置１０は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理容器１２内に供給することが可能である。

【0025】

筒状部２８と処理容器１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の母材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２が処理容器１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２を減圧することができる。

【0026】

図１に示すように、エッチング装置１０は、高周波電源６２を更に備えている。高周波電源６２は、処理容器１２内のガスを励起させてプラズマを生成するための高周波電力を発生する電源である。プラズマ生成用の高周波電力は、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６２は、整合回路６４を介して、基台１８に接続されている。整合回路６４は、高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路である。

【0027】

エッチング装置１０は、直流電源７０を更に備えている。直流電源７０は、載置台１６（基台１８）に印加される負の直流電圧（以下適宜「ＤＣ電圧」と呼ぶ）を発生する電源である。直流電源７０は、例えば、モノポーラ型の可変直流電源である。直流電源７０は、バイポーラ型の可変直流電源であってもよい。直流電源７０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７２を介して基台１８に接続されている。直流電源７０において発生するＤＣ電圧は、載置台１６に載置されたウェハＷにプラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス電圧として用いられる。また、直流電源７０は、後述する制御部９５による制御に従って、発生するＤＣ電圧の周波数（以下適宜「ＤＣ周波数」と呼ぶ）を変更可能に構成されている。また、直流電源７０は、制御部９５による制御に従って、発生するＤＣ電圧の絶対値を変更可能に構成されている。

【0028】

エッチング装置１０は、制御部９５を更に備えている。制御部９５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、エッチング装置１０の各部を制御する。制御部９５には、工程管理者がエッチング装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、エッチング装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザインターフェイス９６が接続されている。

【0029】

さらに、制御部９５には、エッチング装置１０で実行される各種処理を制御部９５の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件データ等が記憶されたレシピが格納された記憶部９７が接続されている。記憶部９７は、例えばハードディスクや半導体メモリ等である。また、記憶部９７は、コンピュータにより読み取り可能な可搬性の記憶媒体であってもよい。この場合、制御部９５は、該記憶媒体からデータを読み取る装置を経由して、該記憶媒体に記憶された制御プログラム等を取得する。記憶媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等である。

【0030】

制御部９５は、ユーザインターフェイス９６を介したユーザからの指示等に応じて、任意のレシピを記憶部９７から読み出して実行することにより、エッチング装置１０の各部を制御し、エッチング装置１０に各種の処理を実行させる。例えば、制御部９５は、ウェハＷにプラズマによりホールや溝を形成するエッチング処理をエッチング装置１０に実行させる。

【0031】

ところで、近年、エッチング処理によりウェハＷに形成されるホールや溝に求められるアスペクト比が高くなっている。アスペクト比が高いホールや溝のエッチング処理では、エッチング処理が進行するに従い、ウェハＷへ引き込まれるイオンの直進性が低下するため、エッチング特性が劣化する。

【0032】

図２は、エッチング処理が開始された際のイオンの状態を模式的に示す図である。例えば、図２に示すように、エッチング処理が開始された際にウェハＷに形成されるホールｈの深さは比較的に浅いため、ホールｈ内においてイオンの直進性が保たれる。

【0033】

一方、エッチング処理が進行すると、エッチング特性が劣化する。図３は、エッチング処理が進行した際のイオンの状態を模式的に示す図である。例えば、図３に示すように、エッチング処理が進行してホールｈの深さが深くなるに従って、ホールｈ内においてイオンの直進性が低下する。このようにホールｈ内においてイオンの直進性が低下することで、エッチング特性が劣化する。例えば、ホールｈの底部にイオンが到達し難くなるので、エッチングレートが低下する。また、例えば、ホールｈの側壁が必要以上に削れてしまうので、ベンディングやボーイングなどのエッチング形状の不良が発生する。載置台１６にバイアス用の高周波電力が印加される場合、ウェハＷへ引き込まれるイオンの直進性は、載置台１６に印加されるバイアス用の高周波電力の周波数が低くなるほど、高くなることが知られている。そのため、載置台１６にバイアス用の高周波電力に代えてＤＣ電圧が印加される場合、載置台１６に印加されるＤＣ電圧の周波数を低下させれば、エッチング処理の進行に伴うイオンの直進性の低下を抑制することができると考えられる。

【0034】

そこで、制御部９５は、ウェハＷに対するエッチング処理が開始される際に、直流電源７０から載置台１６にＤＣ電圧を周期的に印加し、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加されるＤＣ電圧の周波数（つまり、ＤＣ周波数）を低下させる。

【0035】

［エッチング方法の流れ］
次に、本実施形態に係るエッチング装置１０によって実行されるエッチング方法の流れを説明する。図４は、一実施形態に係るエッチング方法の流れの一例を示すフローチャートである。図５は、ＤＣ周波数の低下態様の一例を示す図である。なお、図４に示すフローチャートの開始前に、ウェハＷが処理容器１２内に搬入され、搬入されたウェハＷが載置台１６に載置され、処理容器１２内に処理ガスが供給され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に制御される。

【0036】

まず、制御部９５は、直流電源７０を制御して、直流電源７０から載置台１６にＤＣ電圧を周期的に印加する（Ｓ１０１、図５の時点ｔ_１）。以下では、載置台１６にＤＣ電圧が印加されている期間の長さがＴ_ｏｎであり、ＤＣ電圧の印加が停止されている期間の長さがＴ_ｏｆｆであるものとする。

【0037】

続いて、制御部９５は、高周波電源６２を制御して、所定の周波数の高周波電力を載置台１６に印加する（図５の時点ｔ_２）。これにより、処理容器１２内に処理ガスのプラズマが生成され、生成されたプラズマにより、ウェハＷに対するエッチング処理が開始される（Ｓ１０２）。

【0038】

続いて、制御部９５は、エッチング処理が進行している間（すなわち、図５の時点ｔ_２〜ｔ_３の間）、直流電源７０を制御して、載置台１６に印加されるＤＣ電圧の周波数（つまり、ＤＣ周波数）を低下させる（Ｓ１０３、図５の時点ｔ_２〜ｔ_３）。ＤＣ周波数は、１／（Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_ｏｆｆ）によって表される。

【0039】

本実施形態において、制御部９５は、時点ｔ_２〜ｔ_３の間、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、ＤＣ周波数を連続的に低下させる。これにより、エッチング処理が進行してウェハＷに形成されるホールの深さが深くなる場合であっても、ホール内においてイオンの直進性の低下が抑制される。

【0040】

続いて、制御部９５は、所定の深さのホールがウェハＷに形成された時点ｔ_３において、高周波電源６２を制御して高周波電力の印加を停止し、直流電源７０を制御してＤＣ電圧の印加を停止する（図５の時点ｔ_３）。そして、処理ガスの供給が停止され、処理容器１２の排気が行われ、ウェハＷが処理容器１２から搬出される。これにより、ウェハＷに対するエッチング処理が終了する（Ｓ１０４）。

【0041】

以上のように、一実施形態に係るエッチング装置１０は、載置台１６と、直流電源７０と、制御部９５とを有する。載置台１６は、プラズマによるエッチング対象となるウェハＷが載置され、下部電極として機能する。直流電源７０は、載置台１６に印加される負の直流電圧を発生する。制御部９５は、載置台１６に載置されたウェハＷに対するエッチング処理が開始される際に、直流電源７０から載置台１６に負の直流電圧を周期的に印加する。そして、制御部９５は、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる。これにより、エッチング装置１０は、エッチング処理が進行してウェハＷに形成されるホールや溝の深さが深くなる場合であっても、ホール内や溝内においてイオンの直進性の低下を抑制することができ、エッチング特性の劣化を抑制することができる。例えば、ホールや溝の底部へ到達するイオンのエネルギーが増大し、エッチングレートの低下が抑制される。また、例えば、ホールや溝の側壁のエッチングが抑制され、ベンディングやボーイングなどのエッチング形状の不良が抑制される。

【0042】

ここで、イオンの直進性の低下を抑制するために、周波数が異なる複数のバイアス用の高周波電力を発生する複数の高周波電源をエッチング装置に搭載し、エッチング処理の途中で、複数の高周波電源と載置台１６との接続を選択的に切り替えることも考えられる。しかしながら、複数の高周波電源がエッチング装置に搭載されると、エッチング装置の装置構成が複雑化する。この点、一実施形態に係るエッチング装置１０は、複数の高周波電源を搭載することなく、イオンの直進性の低下を抑制することができる。結果として、エッチング装置１０は、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、直流電源７０から載置台１６に周期的に印加される負の直流電圧の周波数を低下させるという簡易な装置構成でエッチング特性の劣化を抑制することができる。

【0043】

以上、種々の実施形態について説明してきたが、開示の技術は、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。

【0044】

また、上述した実施形態では、制御部９５は、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数を連続的に低下させたが、開示の技術はこれに限定されるものではない。例えば、制御部９５は、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数を段階的に低下させてもよい。載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数を低下させる各段階の時間幅は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、制御部９５は、エッチング処理が開始されてから予め定められた時間が経過した時点において、載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数を第１の周波数から第１の周波数よりも低い第２の周波数まで低下させてもよい。

【0045】

また、上述したエッチング装置１０において、制御部９５は、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加される負の直流電圧の絶対値を増加又は減少させてもよい。例えば、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、直流電源７０から載置台１６に印加される負の直流電圧の周波数が低下される場合、直流電源７０のオン・オフを切り替える頻度が減少するので、直流電源７０の発熱量が減少する。この場合、制御部９５は、直流電源７０を制御して、エッチング処理の処理時間の経過に応じて、載置台１６に印加される負の直流電圧の絶対値を増加させる。これにより、エッチング装置１０は、エッチング処理が進行してウェハＷに形成されるホールや溝の深さが深くなる場合であっても、エッチング特性の劣化をより抑制することができる。例えば、載置台１６に印加される負の直流電圧の絶対値を増加させることで、ホールや溝の底部へ到達するイオンの数が増大し、エッチングレートの低下が抑制される。

【0046】

ところで、載置台１６に印加される負の直流電圧の絶対値が増加される場合、プラズマ中の正イオンがウェハＷへ引き込まれることで、プラズマの電位が低下する。プラズマの電位が低下すると、プラズマとウェハＷとの間で電気的な中性を保つために、ウェハＷの電位が変動し、ウェハＷが載置される載置台１６とウェハＷとの間の電位差が増大してしまう。結果として、載置台１６とウェハＷとの間で放電が発生する場合がある。そこで、エッチング装置１０は、載置台１６とウェハＷとの間の電位差に応じて、直流電源７０の制御を行ってもよい。例えば、エッチング装置１０において、制御部９５は、載置台１６に印加される負の直流電圧の絶対値を増加させた後、載置台１６とウェハＷとの間の電位差を算出する。載置台１６とウェハＷとの間の電位差の算出には、例えば、ウェハＷを囲むフォーカスリングＦＲの近傍に配置された測定器によって測定されたウェハＷの電圧が用いられる。そして、制御部９５は、算出された電位差が所定の閾値を超える場合に、直流電源７０を制御して、載置台１６に印加される負の直流電圧の値を、該電位差を減少させるシフト量だけシフトする。これにより、載置台１６とウェハＷとの間での放電の発生を抑制することができる。

【符号の説明】

【0047】

１０ エッチング装置
１６ 載置台
１８ 基台
２０ 静電チャック
６２ 高周波電源
７０ 直流電源
９５ 制御部
９６ ユーザインターフェイス
９７ 記憶部
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】