CN109767967B - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理方法和基板处理装置，能够向开口的深部供给离子。在一个实施方式的基板处理方法中使用基板处理装置。基板处理装置具有腔室主体、支承台以及电子束发生器。在腔室主体中提供内部空间。支承台构成为支承被载置在该支承台上的基板。支承台具有电极。在支承台上载置有基板的状态下执行基板处理方法。在基板处理方法中，从电子束发生器向内部空间供给具有第一能量的电子，以使电子附着于被供给到内部空间的处理气体中的分子来生成负离子。向支承台的电极施加正极性的偏压，以将负离子向基板吸引。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本公开的实施方式涉及一种基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
在电子器件的制造期间，执行基板处理。在一种基板处理中，利用处理气体中的分子解离所得到的离子对基板进行处理。作为这样的基板处理，已知一种等离子体处理。在等离子体处理中，通过激励处理气体来生成等离子体。利用来自所生成的等离子体的离子对基板进行处理。例如，利用离子对基板进行蚀刻。
下述的专利文献1中记载有一种电子束激励离子等离子体发生装置。专利文献1中记载的装置构成为：使用电子束来生成等离子体，利用来自该等离子体的离子来执行基板的干蚀刻。
专利文献1：日本特开平7-272659号公报
发明内容
发明要解决的问题
伴随对电子器件内的元件提出的高集成化等要求，需要对开口的深部进行基板处理。例如，需要能够对具有高的深宽比的开口的深部进行基板处理，或者在基板形成具有高的深宽比的开口的基板处理。为了对开口的深部进行基板处理，需要向开口的深部供给离子。
用于解决问题的方案
在一个方式中，提供一种基板处理方法。基板处理方法包括以下工序：(i)从电子束发生器向内部空间供给具有第一能量的电子，以使电子附着于被供给到基板处理装置的腔室主体内的内部空间的处理气体中的分子来生成负离子；以及(ii)向支承台的电极施加正极性的偏压，以将负离子向基板吸引，所述支承台在内部空间中支承被载置在该支承台上的基板。
在一个方式所涉及的基板处理方法中，通过使电子附着于处理气体中的分子来生成负离子。因而，生成重量大的负离子。将该负离子向基板吸引，因此负离子的直行性变高，能够将负离子供给到开口的深部。
在供给电子的工序的一个实施方式中，使电子以不使处理气体中的分子解离的方式附着于该分子。即，在一个实施方式的基板处理方法中，通过非解离性电子附着来生成负离子。
在一个实施方式中，电子束发生器具有固体发射体、一对第一电极、第一电源、一对第二电极以及第二电源。第一电源构成为向一对第一电极间施加电压，以使一对第一电极间产生电场而从固体发射体射出电子。第二电源构成为向一对第二电极间施加电压，以使固体发射体射出的电子加速。通过调整由第二电源施加于一对第二电极间的电压，来生成具有第一能量的电子。
在施加正极性的偏压的工序的一个实施方式中，利用负离子对基板进行蚀刻。
在一个实施方式中，基板处理方法还包括以下工序：(iii)从电子束发生器向内部空间供给具有第二能量的电子，以使得被供给到内部空间的处理气体中的分子解离来生成正离子，第二能量比第一能量高；以及(iv)向支承台的电极施加负极性的偏压，以将正离子向基板吸引，该支承台在内部空间中支承被载置在该支承台上的基板。在该实施方式中，在向基板供给负离子之后向基板供给正离子，或者在向基板供给正离子之后向基板供给负离子。根据该实施方式，能够抑制基板的带电，提高离子相对于基板的直行性。因而，能够向开口的深部供给具有高的直行性的离子。因而，在对基板进行蚀刻的情况下，能够形成具有高的垂直性的开口。
在施加负极性的偏压的工序的一个实施方式中，利用正离子对基板进行蚀刻。
在一个实施方式中，多次执行包括供给具有第一能量的电子的工序、施加正极性的偏压的工序、供给具有第二能量的电子的工序、以及施加负极性的偏压的工序的序列。即，交替重复基于负离子的基板处理和基于正离子的基板处理。
在一个实施方式中，在执行供给具有第一能量的电子的工序之后，执行施加正极性的偏压的工序。在该实施方式中，在进行使负离子附着于处理气体中的电子的处理的期间，不向支承台的电极施加正极性的偏压。因而，防止电子被引入到支承台和基板。
在其它方式中提供一种基板处理装置。基板处理装置具备腔室主体、支承台、气体供给部、电子束发生器、偏置电源以及控制部。在该腔室主体中提供内部空间。支承台构成为在内部空间中支承被载置在该支承台上的基板。支承台具有电极。气体供给部构成为向内部空间供给处理气体。电子束发生器构成为向内部空间供给电子。偏置电源与支承台的电极电连接，且构成为产生偏压。控制部构成为控制电子束发生器和偏置电源。控制部(i)控制电子束发生器使得向内部空间供给具有第一能量的电子，以使电子附着于被供给到内部空间的处理气体中的分子来生成负离子(下文中称作“第一控制”)，(ii)控制偏置电源使得向支承台的电极施加正极性的偏压，以将负离子向被载置在支承台上的基板吸引(下文中称作“第二控制”)。
在一个实施方式中，第一能量被设定为使电子以不使处理气体中的分子解离的方式附着于该分子。
在一个实施方式中，电子束发生器具有固体发射体、一对第一电极、第一电源、一对第二电极以及第二电源。第一电源构成为向一对第一电极间施加电压，以使一对第一电极间产生电场而从固体发射体射出电子。第二电源构成为向一对第二电极间施加电压，以使从固体发射体射出的电子加速。控制部控制第二电源使得调整施加于一对第二电极间的电压，以生成具有第一能量的电子。
在一个实施方式中，控制部(iii)控制电子束发生器使得向内部空间供给具有比第一能量高的第二能量的电子，以使被供给到内部空间的处理气体中的分子解离来生成正离子(下文中称作“第三控制”)，(iv)控制偏置电源使得向支承台的电极施加负极性的偏压，以将正离子向被支承在支承台上的基板吸引(下文中称作“第四控制”)。
在一个实施方式中，控制部多次执行控制序列，该控制序列包括第一控制、第二控制、第三控制以及第四控制。
在一个实施方式中，在执行第一控制之后执行第二控制。
发明的效果
如以上所说明的那样，能够向开口的深部供给离子。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理方法的流程图。
图2是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。
图3是在图2所示的基板处理装置中能够使用的一个实施方式的电子束发生器的局部放大截面图。
图4是在图2所示的基板处理装置中能够使用的其它实施方式的电子束发生器的局部放大截面图。
图5是与图1所示的基板处理方法关联的时序图。
图6是能够应用图1所示的基板处理方法的一例的基板的局部放大截面图。
图7的(a)是用于说明图1所示的基板处理方法的工序ST2的图，图7的(b)是用于说明图1所示的基板处理方法的工序ST4的图。
图8是说明仅使用正离子进行的蚀刻的图。
图9是与图1所示的基板处理方法关联的时序图。
图10是表示其它实施方式所涉及的基板处理装置的图。
附图标记说明
10：基板处理装置；12：腔室主体；12s：内部空间；14：支承台；16：气体供给部；18：电子束发生器；20：偏置电源；22：控制部；26：电极；36：排气装置；50：固体发射体；52：电极；54：电极；56：电极；58：第一电源；60：第二电源。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明各种实施方式。此外，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的标记。
图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理方法的流程图。为了利用负离子对基板进行处理而执行图1所示的基板处理方法(以下称作“方法MT”)。使用基板处理装置来执行方法MT。
图2是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。在图2中，将基板处理装置10以一部分被剖断的状态示出。基板处理装置10能够用于执行方法MT。基板处理装置10具备腔室主体12、支承台14、气体供给部16、电子束发生器18、偏置电源20以及控制部22。
在腔室主体12中提供有内部空间12s。腔室主体12具有大致圆筒形状。腔室主体12例如由铝之类的材料形成。在腔室主体12的内部空间12s侧的表面形成有具有耐腐蚀性的膜。该膜例如能够是通过阳极氧化处理而形成的耐酸铝膜或者由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。腔室主体12接地。
在腔室主体12的侧壁形成有通路12p。在内部空间12s与腔室主体12的外部之间搬送基板W时，该基板W通过通路12p。能够利用闸阀12g对通路12p进行开闭。闸阀12g沿腔室主体12的侧壁设置。
从腔室主体12的底部向上方延伸而形成有支承体23。支承体23由具有绝缘性的材料形成。支承体23能够由氧化铝或石英之类的陶瓷形成。支承体23对支承台14进行支承。支承台14设置在内部空间12s中。支承台14构成为在内部空间12s中支承被载置在该支承台14上的基板W。
支承台14具有电极26。在一个实施方式中，支承台14还具有静电卡盘28。电极26具有大致圆盘形状。电极26由铝之类的金属形成。静电卡盘28设置在电极26上。基板W载置在静电卡盘28上。静电卡盘28具有电介质制的主体和设置在该主体内的膜状的电极。静电卡盘28的电极经由开关而与直流电源电连接。当从直流电源向静电卡盘28的电极施加电压时，在基板W与静电卡盘28之间产生静电引力。基板W通过产生的静电引力而被吸引于静电卡盘28，并被静电卡盘28保持。
电极26与偏置电源20连接。偏置电源20构成为产生用于将在内部空间12s中生成的离子向基板W引入的偏置用的电压。偏置电源20为直流电源，构成为在指定的期间内向电极26施加具有指定的极性和水平的电压。
在一个实施方式中，偏置电源20与脉冲发生器40连接。脉冲发生器40构成为向偏置电源20提供脉冲信号PSB。脉冲发生器40将脉冲信号PSB的信号水平设定为，在由控制部22指定的期间内具有第一水平，在该指定的期间前后的期间内具有第二水平。第一水平为高水平和低水平中的一方，第二水平为高水平和低水平中的另一方。在脉冲信号PSB的信号水平为第一水平的期间，偏置电源20向电极26施加偏压。另一方面，在脉冲信号PSB的信号水平为第二水平的期间，偏置电源20不向电极26施加偏压。偏置电源20根据来自控制部22的控制信号来设定偏压的水平和偏压的极性(负极性或正极性)。
在一个实施方式中，以包围支承体23的方式设置构件29。构件29具有大致圆筒形状，由铝之类的导电性材料形成，并且接地。在构件29的表面形成有具有耐腐蚀性的膜。该膜例如能够是通过阳极氧化处理而形成的耐酸铝膜或者由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。
在一个实施方式中，以包围电极26和静电卡盘28的方式设置有构件30。构件30在构件29上延伸。构件30具有大致圆筒形状，并且能够由氧化铝或石英之类的陶瓷形成。
腔室主体12在上端具有开口。腔室主体12的上端的开口通过顶部32而关闭。在一个实施方式中，顶部32构成喷淋头。在顶部32中形成有气体扩散室32d。在顶板32形成有多个气体喷出口32h。多个气体喷出口32h在气体扩散室32d与内部空间12s之间沿铅垂方向延伸。
气体扩散室32d与气体供给部16连接。气体供给部16构成为向内部空间12s供给气体。气体供给部16具有气体源组16s、阀组16a、流量控制器组16b以及阀组16c。气体源组16s包括一个以上的气体源。一个以上的气体源为方法MT中利用的一种以上的气体的来源。阀组16a和阀组16c分别包括一个以上的阀。流量控制器组16b包括一个以上的流量控制器。一个以上的流量控制器分别为质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。气体源组16s的一个以上的气体源分别经由阀组16a的对应的阀、流量控制器组16b的对应的流量控制器以及阀组16c的对应的阀而与气体扩散室32d连接。从气体供给部16输出的气体经由气体扩散室32d和多个气体喷出口32h被供给到内部空间12s。利用控制部22控制气体供给部16，以使将输出的一种以上的气体各自的流量设定为指定的流量。
在腔室主体12的底部形成有排气口12e。排气口12e经由压力调整阀38而与排气装置36连接。排气装置36具有涡轮分子泵和干泵之类的一个以上的真空泵。利用控制部22控制排气装置36和压力调整阀38，以使将内部空间12s中的压力设定为指定的压力。
电子束发生器18构成为向内部空间12s供给电子，以使生成从气体供给部16供给到内部空间12s的处理气体中的分子的离子。在一个实施方式中，电子束发生器18与脉冲发生器40连接。脉冲发生器40构成为向电子束发生器18提供脉冲信号PSA。脉冲发生器40将脉冲信号PSA的信号水平设定为，在由控制部22指定的期间具有第一水平，在该指定的期间前后的期间具有第二水平。第一水平为高水平和低水平中的一方，第二水平为高水平和低水平中的另一方。在脉冲信号PSA的信号水平为第一水平的期间，电子束发生器18向内部空间12s供给电子。另一方面，在脉冲信号PSA的信号水平为第二水平的期间，电子束发生器18不产生电子。电子束发生器18构成为，根据来自控制部22的控制信号来设定向内部空间12s供给的电子的能量。
电子束发生器18构成为向内部空间12s供给具有单色性优异的能量分布的电子。在一个实施方式中，由电子束发生器18供给的电子的能量分布满足ΔEi/Ei<0.4。在此，Ei为由电子束发生器18供给的电子的能量分布中的峰值。ΔEi能够是由电子束发生器18供给的电子的能量分布中的电子的能量的半值宽度。此外，电子的能量分布为将横轴设为电子的能量且将纵轴设为电子的个数的分布。
图3是在图2所示的基板处理装置中能够使用的一个实施方式的电子束发生器的局部放大截面图。图3所示的电子束发生器18A能够用作电子束发生器18。电子束发生器18A具有固体发射体50、电极52、电极54、电极56、第一电源58以及第二电源60。固体发射体50为电子的发生源。固体发射体50例如为碳纳米管。
电极52设置在基底基板62的一个主面上。电极52由导电性材料形成。电极52为膜状或层状的电极，在基底基板62上提供一个以上的开口。固体发射体50从电极52的内部突出到电极52的一个以上的开口中。
电极52和电极54构成一对第一电极。电极54由导电性材料形成。电极54为膜状或层状的电极，与电极52大致平行地延伸。电极54提供一个以上的开口。电极54的一个以上的开口沿与基底基板62的一个主面正交的方向同电极52的一个以上的开口分别面对。在电极52与电极54之间设置有中间层64。中间层64由绝缘材料形成。中间层64提供一个以上的空间。中间层64的一个以上的空间设置在电极52的一个以上的开口与电极54的一个以上的开口之间。
在电极52与电极54之间连接有第一电源58。第一电源58为直流电源(或脉冲电源)。第一电源58构成为，在脉冲信号PSA的信号水平为第一水平的期间向电极52与电极54之间(即一对第一电极间)施加电压。当从第一电源58向电极52与电极54之间施加电压时，在电极52与电极54之间产生电场。通过产生的电场，从固体发射体50射出电子。
电极54和电极56构成一对第二电极。电极56由导电性材料形成。电极56为膜状或层状的电极，与电极54大致平行地延伸。电极56提供一个以上的开口。电极56的一个以上的开口沿与基底基板62的一个主面正交的方向同电极54的一个以上的开口分别面对。在电极54与电极56之间设置有中间层66。中间层66由绝缘材料形成。中间层66提供一个以上的空间。中间层66的一个以上的空间设置在电极54的一个以上的开口与电极56的一个以上的开口之间。
在电极54与电极56之间连接有第二电源60。第二电源60为可变直流电源。第二电源60构成为，在脉冲信号PSA的信号水平为第一水平的期间向电极54与电极56之间(即一对第二电极间)施加电压。当从第二电源60向电极54与电极56之间施加电压时，在电极54与电极56之间产生电场。从固体发射体50射出的电子通过电极54与电极56之间的电场而被加速，从电极56的一个以上的开口射出，并被供给到内部空间12s中。对从第二电源60向电极54与电极56之间施加的电压的水平进行调整，以使将从电子束发生器18A向内部空间12s供给的电子的能量设定为由控制部22指定的能量。
在电子束发生器18A中，从固体发射体50射出的电子的能量具有根据固体发射体50的材料而确定的固有的能量。另外，由于从电子束发生器18A射出的电子在电极54与电极56之间被加速，因此该电子的能量根据从第二电源60施加于电极54与电极56之间的电压的水平被决定。因而，电子束发生器18A具有单色性优异的能量分布，并且能够将具有期望的能量的电子供给到内部空间12s。
图4是能够在图2所示的基板处理装置中使用的其它实施方式的电子束发生器的局部放大截面图。图4所示的电子束发生器18B能够用作电子束发生器18。电子束发生器18B的电极52与电子束发生器18A的电极52不同，不提供开口。即，电子束发生器18B的电极52在基底基板62上均匀地延伸。固体发射体50从电极52的表面突出到由中间层64提供的一个以上的开口中。该电子束发生器18B也具有单色性优异的能量分布，并且能够将具有期望的能量的电子供给到内部空间12s。
返回图2。如上所述，控制部22构成为控制基板处理装置10的各部。控制部22例如为计算机装置，具有CPU之类的处理器、存储器之类的存储装置、显示装置、鼠标和键盘之类的输入装置以及控制信号的输入输出界面。在控制部22的存储部中存储有控制程序和制程数据。控制部22的处理器执行控制程序，按照制程数据来控制基板处理装置10的各部。控制部22控制电子束发生器18和偏置电源20以使执行方法MT。控制部22还可以控制气体供给部16、排气装置36、压力调整阀38以及脉冲发生器40以使执行方法MT。此外，在后文中叙述在执行方法MT时由控制部22执行的控制、即第一控制～第四控制。
再次参照图1。下面，以使用基板处理装置10的情况为例来说明方法MT。然而，也可以使用基板处理装置以外的装置来执行方法MT。在以下的说明中，除了参照图1以外还参照图5。图5是与图1所示的基板处理方法关联的时序图。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示电子的能量和偏压。图5所示的电子的能量代表从电子束发生器18向内部空间12s供给的电子的能量。图5所示的偏压表示从偏置电源20向支承台14的电极26施加的偏压的水平。
在方法MT中，在执行工序STa之前，将基板W载置在支承台14上、即静电卡盘28上。基板W被静电卡盘28保持。
在工序STa中，开始从气体供给部16向内部空间12s供给处理气体。在工序STa中，利用控制部22来控制气体供给部16。在利用方法MT对基板W的硅膜进行蚀刻的情况下，处理气体包括Cl2气体、HBr气体、SF6气体之类的一种以上的含卤素的气体。在利用方法MT对基板W的硅氧化膜进行蚀刻的情况下，处理气体包括CF4气体、C4F8气体之类的一种以上的碳氟化合物气体。在利用方法MT对基板W的氮化硅膜进行蚀刻的情况下，处理气体包括CH2F2、CHF3气体之类的一种以上的氢氟烃气体。处理气体也可以包括氧气体、稀有气体这样的一种以上的其它气体。
在工序STa中开始的处理气体的供给持续到包括后述的工序ST1～工序ST4的序列被执行一次以上而结束为止。另外，至少在从在工序STa中开始供给处理气体起至包括工序ST1～工序ST4的序列被执行一次以上而结束为止的期间，内部空间12s中的压力被设定为由控制部22指定的压力。具体地说，控制部22控制排气装置36和压力调整阀38，以调整内部空间12s中的压力。
接着，在方法MT中执行工序ST1。在工序ST1中，从电子束发生器18向内部空间12s供给具有第一能量的电子。在工序ST1中，利用控制部22执行第一控制，由此控制电子束发生器18。
具体地说，控制部22控制脉冲发生器40，以使向电子束发生器18发送在工序ST1的执行期间具有第一水平且在该执行期间前后的期间具有第二水平的脉冲信号PSA。在工序ST1的执行期间，第一电源58根据脉冲信号PSA向电极52与电极54之间施加电压。另外，在工序ST1中，控制部22向电子束发生器18提供电压设定信号。在由脉冲信号PSA特定的工序ST1的执行期间，第二电源60向电极54与电极56之间施加具有与电压设定信号相应的水平的电压。在工序ST1中，利用电子束发生器18产生具有第一能量的电子，将该电子供给到内部空间12s。如图5所示，第一能量比在后述的工序ST3中产生的电子的第二能量低。第一能量为用于使电子附着于处理气体中包含的分子的能量，并且根据处理气体中包含的分子的物理性质唯一地决定。例如，第一能量为0.5eV以下的能量。例如，在为CF4、C4F8、c-C4F8、Cl2、SF6之类的含卤素的分子的情况下，第一能量也为0.5eV以下的能量。
在工序ST1的执行期间，从电子束发生器18供给的电子附着于处理气体中的分子。其结果是，生成处理气体中的分子的负离子。例如，在利用方法MT对基板W的硅膜进行蚀刻的情况下，生成Cl2的负离子、HBr的负离子、SF6的负离子之类的一种以上的含卤素的分子的负离子。在利用方法MT对基板W的硅氧化膜进行蚀刻的情况下，生成CF4的负离子、C4F8的负离子之类的一种以上的碳氟化合物分子的负离子。在利用方法MT对基板W的氮化硅膜进行蚀刻的情况下，生成CH2F2的负离子、CHF3的负离子之类的一种以上的氢氟烃分子的负离子。在一个实施方式的工序ST1中，使电子以不使处理气体中的分子解离的方式附着于该分子。即，通过非解离性电子附着来生成负离子。
在执行工序ST1之后，执行接下来的工序ST2。在一个实施方式中，在从工序ST1结束时起经过规定的时间长度后执行工序ST2。在工序ST2中，从偏置电源20向支承台14的电极26施加正极性的偏压。在工序ST2中，利用控制部22执行第二控制，由此控制偏置电源20。
具体地说，控制部22控制脉冲发生器40，以使向偏置电源20发送在工序ST2的执行期间具有第一水平且在该执行期间前后的期间具有第二水平的脉冲信号PSB。另外，控制部22向偏置电源20提供用于指定工序ST2的执行期间内的偏压的水平的电压设定信号。在由脉冲信号PSA特定的工序ST2的执行期间，偏置电源20向支承台14的电极26施加具有由电压设定信号特定的水平的正极性的偏压。
在工序ST2的执行期间，向支承台14的电极26施加正极性的偏压，因此将在工序ST1中在内部空间12s内生成的负离子向基板W吸引。在工序ST2的执行期间，利用负离子对基板W进行处理。
在一个实施方式中，接着执行工序ST3。在工序ST3中，从电子束发生器18向内部空间12s供给具有第二能量的电子。在工序ST2中，利用控制部22执行第三控制，由此控制电子束发生器18。
具体地说，控制部22控制脉冲发生器40，以使向电子束发生器18发送在工序ST3的执行期间具有第一水平且在该执行期间前后的期间具有第二水平的脉冲信号PSA。在工序ST3的执行期间，第一电源58根据脉冲信号PSA向电极52与电极54之间施加电压。另外，在工序ST3中，控制部22向电子束发生器18提供电压设定信号。在由脉冲信号PSA特定的工序ST3的执行期间，第二电源60向电极54与电极56之间施加具有与电压设定信号相应的水平的电压。在工序ST3中，利用电子束发生器18产生具有第二能量的电子，将该电子供给到内部空间12s。如图5所示，第二能量比在工序ST1中产生的电子的第一能量高。第二能量为用于使处理气体中包含的分子解离的能量，并且由处理气体中包含的分子的物理特性唯一地确定。第二能量例如比0.5eV大。第二能量能够是10eV以上或50eV以上的能量。例如，使CF4解离的电子的第二能量为4.3eV以上，使SF6解离的电子的第二能量比0.5eV大，使c-C4F8解离的电子的第二能量为1.75eV以上。
在工序ST3的执行期间，从电子束发生器18供给的电子与处理气体中的分子发生碰撞。其结果是，处理气体中的分子解离而生成正离子。例如，在利用方法MT对基板W的硅膜进行蚀刻的情况下，通过Cl2、HBr之类的一种以上的含卤素的分子的解离来生成正离子。在利用方法MT对基板W的硅氧化膜进行蚀刻的情况下，通过CF4、C4F8之类的一种以上的碳氟化合物分子的解离来生成正离子。在利用方法MT对基板W的氮化硅膜进行蚀刻的情况下，通过CH2F2、CHF3之类的一种以上的氢氟烃分子的解离来生成正离子。
在一个实施方式中，接着执行工序ST4。在工序ST4中，从偏置电源20向支承台14的电极26施加负极性的偏压。在工序ST4中，通过利用控制部22执行第四控制，来控制偏置电源20。
具体地说，控制部22控制脉冲发生器40，以使向偏置电源20发送在工序ST4的执行期间具有第一水平且在该执行期间前后的期间具有第二水平的脉冲信号PSB。另外，控制部22向偏置电源20提供用于指定工序ST4的执行期间内的偏压的水平的电压设定信号。在由脉冲信号PSA特定的工序ST4的执行期间，偏置电源20向支承台14的电极26施加具有由电压设定信号特定的水平的负极性的偏压。
在工序ST4的执行期间，向支承台14的电极26施加负极性的偏压，因此将在工序ST3中在内部空间12s内生成的正离子向基板W吸引。在工序ST4的执行期间，利用正离子对基板W进行处理。
在将包括工序ST1～工序ST4的序列、即包括第一控制～第四控制的控制序列执行多次的情况下，执行工序ST5。在工序ST5中，判定是否满足停止条件。在包括工序ST1～工序ST4的序列的执行次数、即包括第一控制～第四控制的控制序列的执行次数达到规定次数的情况下，判定为满足停止条件。当在工序ST5中判定为没有满足停止条件时，再次执行包括工序ST1～工序ST4的序列。另一方面，当在工序ST5中判定为满足停止条件时，方法MT的执行结束。此外，包括工序ST1～工序ST4的序列的执行次数也可以为一次。
在方法MT中，通过使电子附着于处理气体中的分子来生成负离子。因而，生成重量大的负离子。将该负离子向基板W吸引，因此负离子的直行性高，能够将负离子供给到开口的深部。例如，能够将负离子供给到具有高的深宽比的开口的深部。
如上所述，在一个实施方式中，在执行工序ST1之后执行工序ST2。在该实施方式中，在工序ST1的执行期间，不向支承台14的电极26施加正极性的偏压。因而，在工序ST1的执行期间，能够防止电子被引入到支承台14和基板W。
下面，参照图6、图7的(a)、图7的(b)以及图8。图6是能够应用图1所示的基板处理方法的一例的基板的局部放大截面图。图7的(a)是用于说明图1所示的基板处理方法的工序ST2的图，图7的(b)是用于说明图1所示的基板处理方法的工序ST4的图。图8是说明仅使用正离子的蚀刻的图。
如图6所示，能够应用方法MT的一例的基板W具有基底区域UR、膜EF以及掩膜MK。膜EF设置在基底区域UR上。膜EF为任意的膜。膜EF例如为硅膜、硅氧化膜或者氮化硅膜。掩膜MK设置在膜EF上，具有将膜EF局部覆盖的图案。在方法MT的一例中，对图6所示的基板W的膜EF进行蚀刻。在该情况下，掩膜MK由具有比膜EF的蚀刻速率低的蚀刻速率的材料形成。
在方法MT的工序ST1中，电子附着于处理气体中的分子，以不使该分子解离的方式生成该分子的负离子。生成的负离子比通过分子的解离而生成的离子重。在工序ST2中，向支承台14的电极26施加正极性的偏压，由此将该负离子引入到基板W。因而，在工序ST2中，将负离子以相对于基板W具有高的直行性的方式照射。其结果是，负离子被供给到开口的深部。例如，负离子被供给到具有高的深宽比的开口的深部。因而，根据基于方法MT的蚀刻，使得能够在开口的深部进行蚀刻。
在一个实施方式中，在工序ST2中向基板W供给负离子之后在工序ST4中向基板W供给正离子，或者在工序ST4中向基板W供给正离子之后在工序ST2中向基板W供给负离子。即，如图7的(a)所示，在方法MT中，在基板W由于正极性的电荷而带电的情况下，向基板W供给负离子。另外，如图7的(b)所示，在方法MT中，在基板W由于负极性的电荷而带电的情况下，向基板W供给正离子。
如图8所示，在仅利用正离子对基板W进行蚀刻的情况下，基板W由于正的电荷而带电。其结果是，正离子的相对于基板W的直行性受损。因而，在仅利用正离子对基板W进行蚀刻的情况下，形成于基板W的开口的垂直性受损。即，形成相对于膜EF的厚度方向弯曲的开口。另一方面，如上所述，在方法MT的一个实施方式中，在基板W由于正极性的电荷而带电的情况下，向基板W供给负离子，在基板W由于负极性的电荷而带电的情况下，向基板W供给正离子。因而，基板W的带电得到抑制，离子的相对于基板W的直行性提高。其结果是，能够向开口的深部供给具有高的直行性的离子。因而，在对基板W进行蚀刻的情况下，能够形成具有高的垂直性的开口。例如，能够将离子供给到具有高的深宽比的开口的深部，能够形成具有高的垂直性且具有高的深宽比的开口。
以上对各种实施方式进行了说明，但不限定于上述的实施方式，能够构成各种变形方式。例如，在方法MT的序列中，也可以在执行工序ST3和工序ST4之后执行工序ST1和工序ST2。
另外，工序ST3和工序ST4的执行期间也可以与图5的时序图中的各个执行期间不同。图9是与图1所示的基板处理方法关联的其它时序图。在图9中，在同一期间内执行工序ST3和工序ST4。在工序ST4中，向支承台14的电极施加负极性的偏压，因此即使在工序ST3中向内部空间12s供给电子，也不会将该电子向支承台14和基板W吸引。因而，能够在同一期间内执行工序ST3和工序ST4。
另外，偏置电源20也可以为产生高频的高频电源。对由偏置电源20产生的高频的频率和相位进行调整，以使在工序ST1的执行期间向支承台14的电极26提供正极性的电压，并且在工序ST4的执行期间向支承台14的电极26提供负极性的电压。此外，在使用高频电源来作为偏置电源20的情况下，在偏置电源20与电极26之间设置用于阻抗匹配的匹配器。
另外，关于能够在方法MT中使用的基板处理装置，只要能够控制向腔室主体的内部空间供给的电子的能量并且控制向支承台的电极施加偏压的期间以及该偏压的极性和水平即可，可以为任意的基板处理装置。例如，基板处理装置的电子束发生器可以为具有旋转型的固体发射体的电子束发生器，也可以为通过从固体发射体射出热电子来产生电子的电子束发生器，或者可以为通过激光激励来从固体发射体产生电子的电子束发生器。
图10是表示其它实施方式所涉及的基板处理装置的图。图10所示的基板处理装置101不具备电子束发生器18，具备电子束发生器181。另外，基板处理装置101不具备顶部32，具备顶部320。顶部320具有盖体321和电极板322。盖体321将腔室主体12的上端的开口关闭。
电极板322设置在盖体321与支承台14之间，大致水平地延伸。在盖体321与电极板322之间提供有气体扩散室320d。气体扩散室320d与气体供给部16连接。电极板322由铝之类的导电性的材料形成。电极板322接地。在电极板322的表面形成有具有耐腐蚀性的膜。该膜例如能够是通过阳极氧化处理而形成的耐酸铝膜或者由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。在电极板322形成有多个贯通孔。电极板322的多个贯通孔使气体扩散室320d与内部空间12s连通。
电子束发生器181具有多个单元18u、第一电源58以及第二电源60。多个单元18u与图3或图4所示的单元18u具有相同的结构，在盖体321的正下方二维地排列。
电子束发生器181的多个单元18u的各单元18u由用于从电极56的单一的开口射出电子的要素构成。具体地说，多个单元18u的各单元18u由固体发射体50、电极52的一部分、中间层64的一部分、电极54的一部分、中间层66的一部分以及电极56的一部分构成。在多个单元18u的各单元18u中，由电极52的一部分提供的开口、由中间层64的一部分提供的空间、由电极54的一部分提供的开口以及由中间层66的一部分提供的空间与由电极56的一部分提供的单一的开口连通。在多个单元18u的各单元18u中，固体发射体50突出到由电极52的一部分提供的开口或者由中间层64的一部分提供的空间中。在电子束发生器181中也是，第一电源58连接在电极52与电极54之间，第二电源60连接在电极54与电极56之间。
在基板处理装置101中，由电子束发生器181生成的电子附着于被供给到气体扩散室320d的气体中的分子，由此使该分子成为负离子。或者，由电子束发生器181生成的电子与被供给到气体扩散室320d的气体中的分子碰撞，由此该分子解离而成为正离子。在气体扩散室320d内生成的离子通过电极板322与支承台14的电极26之间的电场而被加速，并被供给到基板W。

Claims (10)

1.一种基板处理方法，包括以下工序：
向基板处理装置的腔室主体的内部空间供给处理气体，以使得所述处理气体的分子存在于所述内部空间中；
从电子束发生器向所述腔室主体内的所述内部空间供给具有第一能量的电子，以使电子附着于被供给到所述内部空间的所述处理气体中的所述分子来生成负离子；以及
向支承台的电极施加正极性的偏压，以将所述负离子向基板吸引，所述支承台在所述内部空间中支承被载置在该支承台上的所述基板，
其中，所述电子束发生器具有：
固体发射体，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；
一对第一电极，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；
第一电源，其构成为向所述一对第一电极间施加电压，以使所述一对第一电极间产生电场而从所述固体发射体射出电子；
一对第二电极，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；以及
第二电源，其构成为向所述一对第二电极间施加电压，以使所述固体发射体射出的电子加速，
其中，所述供给具有第一能量的电子包括：
(i)利用所述第一电源在所述一对第一电极间施加电压，以在所述电子束发生器内产生电场而从所述固体发射体射出电子，以及
(ii)利用所述第二电源在所述一对第二电极间施加电压，以使来自所述固体发射体的电子加速以从所述电子束发生器射出并进入所述内部空间中，其中从所述电子束发生器射出的电子具有利用在所述一对第二电极之间施加的电压控制的所述第一能量，以使得从所述电子束发生器射出的所述电子以不使所述内部空间中的所述分子解离的方式附着于该分子，从而生成所述分子的负离子。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在施加正极性的偏压的所述工序中，利用所述负离子对所述基板进行蚀刻。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，还包括以下工序：
从所述电子束发生器向所述内部空间供给具有第二能量的电子，以使得被供给到所述内部空间的所述处理气体中的分子解离来生成正离子，所述第二能量比所述第一能量高；以及
向所述支承台的所述电极施加负极性的偏压，以将所述正离子向所述基板吸引，所述支承台在所述内部空间中支承被载置在该支承台上的所述基板。
4.根据权利要求3所述的基板处理方法，其特征在于，
在施加负极性的偏压的所述工序中，利用所述正离子对所述基板进行蚀刻。
5.根据权利要求3或4所述的基板处理方法，其特征在于，
多次执行包括供给具有第一能量的电子的所述工序、施加正极性的偏压的所述工序、供给具有第二能量的电子的所述工序、以及施加负极性的偏压的所述工序的序列。
6.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在执行供给具有第一能量的电子的所述工序之后，执行施加正极性的偏压的所述工序。
7.一种基板处理装置，具备：
腔室主体，在该腔室主体中提供内部空间；
具有电极的支承台，该支承台构成为在所述内部空间中支承被载置在该支承台上的基板；
气体供给部，其构成为向所述内部空间供给处理气体；
电子束发生器，其构成为向所述内部空间供给电子；
偏置电源，其与所述支承台的所述电极电连接，且构成为产生偏压；以及
控制部，其构成为控制所述电子束发生器和所述偏置电源，
其中，所述控制部控制所述电子束发生器使得向所述内部空间供给具有第一能量的电子，以使电子附着于被供给到所述内部空间的所述处理气体中的分子来生成所述分子的负离子，
所述控制部控制所述偏置电源使得向所述支承台的所述电极施加正极性的偏压，以将所述分子的所述负离子向被载置在所述支承台上的基板吸引，
其中，所述电子束发生器具有：
固体发射体，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；
一对第一电极，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；
第一电源，其构成为向所述一对第一电极间施加电压，以使所述一对第一电极间产生电场而从所述固体发射体射出电子；
一对第二电极，其位于所述内部空间的外部且位于所述电子束发生器内；以及
第二电源，其构成为向所述一对第二电极间施加电压，以使所述固体发射体射出的电子加速，
其中，所述控制部构成为控制所述第一电源和所述第二电源以供给具有所述第一能量的电子，包括：
(i)控制所述第一电源以在所述一对第一电极间施加电压，以在所述电子束发生器内产生电场而从所述固体发射体射出电子，以及
(ii)控制所述第二电源以在所述一对第二电极间施加电压，以使来自所述固体发射体的电子加速，从而以所述第一能量从所述电子束发生器射出并进入所述内部空间中，并且控制施加在所述一对第二电极间的电压，使得以所述第一能量从所述电子束发生器射出的所述电子以不使所述内部空间中的所述分子解离的方式附着于该分子，从而生成所述分子的负离子。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部控制所述电子束发生器使得向所述内部空间供给具有比第一能量高的第二能量的电子，以使被供给到所述内部空间的所述处理气体中的分子解离来生成正离子，
所述控制部控制所述偏置电源使得向所述支承台的所述电极施加负极性的偏压，以将所述正离子向被支承在所述支承台上的所述基板吸引。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部多次执行控制序列，该控制序列包括：控制所述电子束发生器，使得供给具有所述第一能量的所述电子；控制所述偏置电源，使得施加所述正极性的所述偏压；控制所述电子束发生器，使得供给具有所述第二能量的所述电子；以及控制所述偏置电源，使得施加所述负极性的所述偏压。
10.根据权利要求7～9中的任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部在控制所述电子束发生器使得供给具有所述第一能量的所述电子之后，控制所述偏置电源使得施加所述正极性的所述偏压。
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