CN111146086A - 蚀刻方法和等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻方法和蚀刻装置。例示的实施方式的蚀刻方法在基片被载置于等离子体处理装置的腔室内所设置的基片支承台上的状态下执行。该蚀刻方法中为了从腔室内的气体生成等离子体而供给高频电力。接着，为了利用来自等离子体的正离子来蚀刻基片，在供给高频电力的步骤的执行过程中，对基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压。接着，为了生成负离子而停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加和高频电力的供给。接着，为了将负离子供给到基片，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极施加正极性的直流电压。由此，能够实现使基片的正电荷量减少和提高蚀刻速率。

Description

蚀刻方法和等离子体处理装置
技术领域
本发明的例示的实施方式涉及蚀刻方法和等离子体处理装置。
背景技术
等离子体处理装置在对基片进行的等离子体蚀刻中使用。等离子体处理装置具有腔室和基片支承台。基片支承台具有下部电极，并且设置在腔室内。当执行等离子体蚀刻时，基片被载置在基片支承台上。并且，在腔室内能够从气体生成等离子体。基片被来自等离子体的正离子蚀刻。其结果是，在基片形成开口。
当利用正离子进行基片的蚀刻时，基片带电。在基片带电的状态下，向开口的内部去的正离子的供给量减少。其结果是，可能减少蚀刻速率。或者，在基片带电的状态下，在基片形成的开口的形状可能产生异常。
为了使基片的正电荷量减少，在专利文献1记载的技术中，从电源向下部电极施加正极性的直流电压。接着，停止向下部电极施加直流电压。然后，从电源向下部电极施加负极性的直流电压。其结果是，正离子被引入到基片来进行蚀刻。之后，停止对下部电极的直流电压的施加。在专利文献1所记载的技术中，反复进行对下部电极施加正极性的直流电压、停止对下部电极施加直流电压、对下部电极施加负极性的直流电压、和停止对下部电极施加直流电压。用于生成等离子体的高频电力，在反复进行对下部电极施加正极性的直流电压、停止对下部电极施加直流电压、对下部电极施加负极性的直流电压、和停止对下部电极施加直流电压时被连续地供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-79886号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
在等离子体蚀刻中，谋求使基片的正电荷量减少和提高蚀刻速率。
用于解决问题的技术手段
在一个例示的实施方式中，提供一种使用等离子体处理装置来执行的蚀刻方法。该蚀刻方法在基片被载置于基片支承台上的状态下执行，该基片支承台设置在该等离子体处理装置的腔室内。蚀刻方法包括为了从腔室内的气体生成等离子体而供给高频电力的步骤。蚀刻方法还包括为了利用来自等离子体的正离子来蚀刻基片，在供给高频电力的步骤的执行过程中，对基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压的步骤。蚀刻方法还包括为了生成负离子而停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加和高频电力的供给的步骤。蚀刻方法还包括为了将负离子供给到基片，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极施加正极性的直流电压的步骤。
发明效果
依据一个例示的实施方式，能够实现使基片的正电荷量减少和提高蚀刻速率。
附图说明
图1是表示一个例示的实施方式的蚀刻方法的流程图。
图2是概略地表示一个例示的实施方式的等离子体处理装置的图。
图3是与图1所示的蚀刻方法相关联的一例的时序图。
图4中的(a)是表示图3的时序图的期间P1中的等离子体和基片的状态的图，图4中的(b)是表示图3的时序图的期间P2中的等离子体和基片的状态的图。
图5中的(a)是表示图3的时序图的期间P31中的等离子体和基片的状态的图，图5中的(b)是表示图3的时序图的期间P32中的等离子体和基片的状态的图。
图6中的(a)是表示图3的时序图的期间P4中的等离子体和基片的状态的图，图6中的(b)是说明图1所示的蚀刻方法的步骤ST5的图。
附图标记的说明
1…等离子体处理装置、10…腔室、16…支承台、18…下部电极、61…高频电源、64…电源组件、MC…控制部。
具体实施方式
以下，关于各种例示的实施方式进行说明。
在一个例示的实施方式中，提供一种使用等离子体处理装置来执行的蚀刻方法。该蚀刻方法在基片被载置于基片支承台上的状态下执行，该基片支承台设置在该等离子体处理装置的腔室内。蚀刻方法包括为了从腔室内的气体生成等离子体而供给高频电力的步骤。蚀刻方法还包括为了利用来自等离子体的正离子来蚀刻基片，在供给高频电力的步骤的执行过程中，对基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压的步骤。蚀刻方法还包括为了生成负离子而停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加和高频电力的供给的步骤。蚀刻方法还包括为了将负离子供给到基片，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极施加正极性的直流电压的步骤。
在上述实施方式中，在通过供给高频电力而生成等离子体的状态下，将负极性的直流电压供给到下部电极。其结果是，正离子与基片碰撞而蚀刻基片。接着，停止高频电力的供给和对下部电极的直流电压的施加。在供给着高频电力的状态下负离子的生成量较少，但是当停止高频电力的供给时，由于电子附着于气体中的化学种上，因此能够高效地生成负离子。接着，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极施加正极性的直流电压。其结果是，能够将负离子供给到基片。依据上述实施方式，负离子使基片的正电荷量减少。并且，能够使用正离子和负离子这两者来蚀刻基片。因此，能够提高蚀刻効率。
在一个例示的实施方式中，蚀刻方法还可以包括从腔室的内部空间排出气体的步骤。排出气体的步骤在蚀刻流程执行了一次以上之后执行，其中，蚀刻流程包括供给高频电力的步骤、施加负极性的直流电压的步骤、停止的步骤和施加正极性的直流电压的步骤。在执行排出气体的步骤时，停止高频电力的供给，并且对下部电极停止直流电压的施加。
在一个例示的实施方式中，还可以反复执行另一流程，该另一流程包括执行一次以上的蚀刻流程和排出气体的步骤。
在一个例示的实施方式中，在上述另一流程的执行期间中，排出气体的步骤可以被执行10μ秒以上。该实施方式中，能够使蚀刻副产物更可靠地被排出。其结果是，能够进一步提高基片的蚀刻効率。
在一个例示的实施方式中，也可以随着另一流程的执行次数的增加，而使排出气体的步骤的执行期间的时长增加。在该实施方式中，随着在基片形成的开口的深度变大，能够增大排出气体的步骤的执行期间的时长。因此，能够更加可靠地排出蚀刻副产物。
在一个例示的实施方式中，在停止负极性的直流电压的施加和高频电力的供给的步骤的执行过程中，可以测量表示腔室内的电子密度的参数。施加正极性的直流电压的步骤，在根据参数而判断为腔室内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下开始执行。在上述停止步骤的执行过程中的电子密度的减少反映了负离子的量的增加。因此，依据该实施方式，能够在判断为负离子被充分地生成时开始执行施加正极性的直流电压的步骤。
在一个例示的实施方式中，在停止负极性的直流电压的施加和高频电力的供给的步骤中，在停止高频电力的供给之前，停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加。依据该实施方式，能够更可靠地防止异常放电。
在另一例示的实施方式中，提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置包括腔室、基片支承台、高频电源、电源组件和控制部。基片支承台具有下部电极并且被设置在腔室内。高频电源构成为能够供给高频电力，以使得在腔室内由气体生成等离子体。电源组件构成为能够产生正极性的直流电压和负极性的直流电压。电源组件与下部电极电连接。控制部构成为能够控制高频电源和电源组件。控制部以执行第一控制、第二控制、第三控制和第四控制的方式构成。第一控制包括为了从腔室内的气体生成等离子体而控制高频电源使其供给高频电力。第二控制包括为了利用来自等离子体的正离子来蚀刻基片，控制电源组件使其在高频电力的供给过程中对基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压。第三控制包括为了生成负离子，控制电源组件和高频电源使其停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加和高频电力的供给。第四控制包括为了将负离子供给到基片，在停止了高频电力的供给的状态下，控制电源组件使其对下部电极施加正极性的直流电压。
在一个例示的实施方式中，等离子体处理装置还可以具有与腔室连接的排气装置。控制部可以够成为还能够执行第五控制。第五控制包括控制排气装置使其从腔室的内部空间排出气体。第五控制在包括第一控制、第二控制、第三控制和第四控制的蚀刻控制流程执行一次以上之后被执行。在第五控制的执行时，停止了高频电力的供给，并且对下部电极停止了直流电压的施加。
在一个例示的实施方式中，控制部还可以反复执行另一控制流程，该另一控制流程包括执行一次以上的蚀刻控制流程和第五控制。
在一个例示的实施方式中，在上述另一控制流程的执行期间中，第五控制可以被执行10μ秒以上。
在一个例示的实施方式中，控制部可以随着上述另一控制流程的执行次数的增加而使第五控制的执行期间的时长增加。
在一个例示的实施方式中，等离子体处理装置还可以包括测量装置。测量装置在第三控制的执行过程中测量表示腔室内的电子密度的参数。控制部在根据参数判断为腔室内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下开始第四控制的执行。
在一个例示的实施方式中，在第三控制中，控制部可以在停止高频电力的供给之前，控制电源组件以停止对下部电极进行的负极性的直流电压的施加。
以下，参照附图对各种例示的实施方式进行详细的说明。此外，在各附图中对于相同或者相对应的部分标注相同的附图标记。
图1是表示一个例示的实施方式的蚀刻方法的流程图。图1所示的蚀刻方法(以下称为“方法MT”)能够使用等离子体处理装置来执行。图2是概略地表示一个例示的实施方式的等离子体处理装置的图。图2所示的等离子体处理装置1能够用于方法MT的执行。
等离子体处理装置1是电容耦合型的等离子体处理装置。等离子体处理装置1包括腔室10。腔室10之中提供内部空间10s。一个实施方式中，腔室10包括腔室主体12。腔室主体12具有大致圆筒形状。内部空间10s被提供于腔室主体12之中。腔室主体12例如由铝构成。腔室主体12被电接地。在腔室主体12的内壁面，也就是划分出内部空间10s的壁面，形成有具有耐等离子体性的膜。该膜能够是通过阳极氧化处理形成的膜或者由氧化钇形成的膜这样的陶瓷制的膜。
在腔室主体12的侧壁形成有通路12p。当基片W在内部空间10s与腔室10的外部之间被运送时在通路12p中通过。为了开闭该通路12p，沿着腔室主体12的侧壁设置有闸阀12g。
在腔室10中设置有基片支承台、即支承台16。支承台16以支承载置在其上的基片W的方式构成。基片W具有大致圆盘形状。支承台16由支承体15支承。支承体15从腔室主体12的底部向上方延伸。支承体15具有大致圆筒形状。支承体15由石英这样的绝缘材料形成。
支承台16具有下部电极18。支承台16还可以具有静电吸盘20。支承台16还可以具有电极板19。电极板19由铝这样的导电性材料形成，具有大致圆盘形状。下部电极18设置在电极板19上。下部电极18由铝这样的导电性材料形成，具有大致圆盘形状。下部电极18与电极板19电连接。
在下部电极18内形成有流路18f。流路18f是热交换介质用的流路。作为热交换介质能够使用液状的介质或者通过其汽化能够冷却下部电极18的介质(例如，氟利昂)。在流路18f连接有热交换介质的循环装置(例如，冷却组件)。该循环装置设置在腔室10的外部。从循环装置经由配管23a将热交换介质供给到流路18f。供给到流路18f中的热交换介质经由配管23b返回到循环装置。
静电吸盘20设置在下部电极18上。基片W在内部空间10s中被处理时被载置在静电吸盘20上，由静电吸盘20保持。静电吸盘20具有主体和电极。静电吸盘20的主体由氧化铝或氮化铝或者氮化铝这样的电介质形成。静电吸盘20的主体具有大致圆盘形状。静电吸盘20包括基片载置区域和聚焦环搭载区域。基片载置区域是具有大致圆盘形状的区域。基片载置区域的上表面沿着水平面延伸。包括基片载置区域的中心在内的在铅直方向上延伸的轴线AX与腔室10的中心轴线大致一致。基片W在腔室10内被处理时，被载置在基片载置区域的上表面上。
聚焦环搭载区域以包围基片载置区域的方式在周方向上延伸。聚焦环FR搭载在聚焦环搭载区域的上表面上。聚焦环FR具有环形形状。基片W配置在由聚焦环FR包围的区域内。即，聚焦环FR包围着被载置在静电吸盘20的基片载置区域上的基片W的边缘。聚焦环FR例如由硅或者碳化硅形成。
静电吸盘20的电极设置在静电吸盘20的主体内。静电吸盘20的电极是由导体形成的膜。在静电吸盘20的电极电连接有直流电源。当从直流电源对静电吸盘20的电极施加直流电压时，在静电吸盘20与基片W之间产生静电引力。基片W通过所产生的静电引力被静电吸盘20吸引而由静电吸盘20保持。
等离子体处理装置1还能够具有气体供给管25。气体供给管25将来自气体供给机构的导热气体例如He气体供给到静电吸盘20的上表面与基片W的背面(下表面)之间。
等离子体处理装置1还包括筒状部28和绝缘部29。筒状部28从腔室主体12的底部向上方延伸。筒状部28沿着支承体15的外周延伸。筒状部28由导电性材料形成，具有大致圆筒形状。筒状部28被电接地。绝缘部29设置在筒状部28上。绝缘部29由具有绝缘性的材料形成。绝缘部29例如由石英这样的陶瓷形成。绝缘部29具有大致圆筒形状。绝缘部29沿着电极板19的外周、下部电极18的外周和静电吸盘20的外周延伸。
等离子体处理装置1还包括上部电极30。上部电极30设置在支承台16的上方。上部电极30将腔室主体12的上部开口关闭。上部电极30被支承于腔室主体12的上部。
上部电极30包括顶板34和支承体36。顶板34的下表面区划了内部空间10s。在顶板34形成有多个气体排出孔34a。多个气体排出孔34a的各自在板厚方向(铅直方向)上贯通顶板34。该顶板34不是特别限定的部件，例如由硅形成。或者，顶板34能够具有在铝制的部件的表面设置有耐等离子体性的膜的构造。该膜可以是通过阳极氧化处理而形成的膜或者是由氧化钇形成的膜这样的陶瓷制的膜。
支承体36将顶板34以自由装卸的方式支承。支承体36例如由铝这样的导电性材料形成。在支承体36的内部设置有气体扩散室36a。多个气体孔36b从气体扩散室36a向下方延伸。多个气体孔36b分别与多个气体排出孔34a连通。支承体36中形成有气体导入端口36c。气体导入端口36c与气体扩散室36a连接。在气体导入端口36c连接有气体供给管38。
在气体供给管38经由阀组41、流量控制器组42和阀组43连接有气体源组40。气体源组40、阀组41、流量控制器组42和阀组43构成气体供给部。气体源组40包括多个气体源。多个气体源包括在各种实施方式的蚀刻方法中使用的一种以上气体的源。阀组41和阀组43的各自包括多个阀(例如开闭阀)。流量控制器组42包括多个流量控制器。流量控制器组42的多个流量控制器的各自为质量流量控制器或者压力控制式的流量控制器。气体源组40的多个气体源的各自经由阀组41对应的阀、流量控制器组42对应的流量控制器和阀组43对应的阀与气体供给管38连接。等离子体处理装置1能够将选自气体源组40的多个气体源中的一个以上的气体源的气体以独立地调整的流量供给到内部空间10s。
在筒状部28与腔室主体12的侧壁之间设置有隔挡部件48。隔挡部件48可以是板状的部件。隔挡部件48例如能够通过在铝制的板材覆盖氧化钇等的陶瓷来构成。在该隔挡部件48形成有多个贯通孔。在隔挡部件48的下方，排气管52与腔室主体12的底部连接。在该排气管52连接着排气装置50。排气装置50具有自动压力控制阀这样的压力控制器和涡轮分子泵等的真空泵，能够将内部空间10s中的压力减压。
等离子体处理装置1还具有高频电源61。高频电源61是产生等离子体生成用的高频电力的电源。高频电力的频率没有特别的限定，可以是27～100MHz的范围内的频率、例如40MHz或者60MHz。高频电源61为了将高频电力供给到下部电极18而经由匹配器63和电极板19与下部电极18连接。匹配器63具有用于将高频电源61的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的阻抗匹配的匹配电路。此外，高频电源61也可以不与下部电极18电连接，可以经由匹配器63与上部电极30连接。
等离子体处理装置1还具有电源组件64。电源组件64构成为能够产生施加于下部电极18的直流电压。电源组件64构成为能够产生负极性的直流电压和正极性的直流电压。电源组件64与下部电极18电连接。在一个实施方式中，电源组件64经由低通滤波器66连接于将匹配器63与电极板19彼此连接的电通路上。
在等离子体处理装置1中，向内部空间10s供给气体。并且，通过供给高频电力而能够在内部空间10s中激励气体。其结果是，能够在内部空间10s中生成等离子体。利用来自所生成的等离子体的离子和/或自由基这样的化学种对基片W进行处理。
在一个实施方式中等离子体处理装置1还能够具有测量装置70。测量装置70构成为能够测量表示腔室10内的电子密度的参数。在一个例子中，测量装置70为等离子体吸收探针。在该例子中，测量装置70包括网络分析仪70a、精密过滤器70f和探针70p。探针70p从腔室10的外侧延伸至腔室10的内侧。网络分析仪70a经由精密过滤器70f与探针70p连接。网络分析仪70a改变微弱的电力的电磁波信号的频率并将其供给到探针70p，并且根据从探针70p返回的反射信号来获得S11参数。网络分析仪70a根据S11参数的频率特性中与S11参数的最小峰值对应的频率来确定腔室10内的电子密度。所确定的电子密度作为表示电子密度的参数在后述的控制部MC中使用。
测量装置70并不限定于等离子体吸收探针。在其它的例子中，测量装置70也可以是分光仪。在该例子中，测量装置70根据等离子体的发光强度来确定腔室10内的电子密度。进而，在其它的例子中，测量装置70也可以是利用激光来确定腔室10内的电子密度装置。
等离子体处理装置1还具有控制部MC。控制部MC是具有处理器、存储装置、输入装置、显示装置等的计算机，控制等离子体处理装置1的各部。具体而言，控制部MC执行存储在存储装置中的控制程序，基于存储在该存储装置中的方案数据控制等离子体处理装置1的各部。通过控制部MC进行的控制，在等离子体处理装置1中执行由方案数据所指定的处理。各种实施方式的蚀刻方法通过由控制部MC进行的等离子体处理装置1的各部的控制，能够在等离子体处理装置1中执行。
以下，参照图1和图3，关于方法MT进行说明。图3是与图1所示的蚀刻方法相关联的一例的时序图。在图3中，纵轴表示高频电力、正离子密度、负离子密度、电子密度和电源组件64的输出电压。图3中高频电力为“打开”表示为了生成等离子体而供给着高频电力，高频电力为“关闭”表示停止了高频电力的供给(余辉状态)。在图3的时序图的中段，实线表示正离子的密度，点划线表示电子密度，虚线表示负离子密度。
另外，也参照图4中的(a)、图4中的(b)、图5中的(a)、图5中的(b)、图6中的(a)和图6中的(b)。图4中的(a)是表示在图3的时序图中的期间P1的等离子体和基片的状态的图，图4中的(b)是表示图3的时序图中的期间P2的等离子体和基片的状态的图。图5中的(a)是表示图3的时序图中的期间P31的等离子体和基片的状态的图，图5中的(b)是表示图3的时序图中的期间P32的等离子体和基片的状态的图。图6中的(a)是表示图3的时序图中的期间P4的等离子体和基片的状态的图，图6中的(b)是说明图1所示的蚀刻方法的步骤ST5的图。在这些图中，包围“+”的圆、包围“-”的圆、包围“e”的圆、包围“A”的圆、包围“A*”的圆分别表示正离子、负离子、电子、原子或者分子、自由基。在下文中，在其执行过程中以使用等离子体处理装置1的情况为例说明方法MT。另外，在以下的说明中，关于由控制部MC进行的等离子体处理装置1的各部的控制也进行说明。
方法MT在基片W被载置于支承台16上的状态下执行。基片W通过静电吸盘20被保持在支承台16上。基片W在一个例子中具有基底区域UR、膜EF和掩模MK。膜EF设置在基底区域UR上。膜EF是在方法MT中被蚀刻的膜。掩模MK设置在膜EF上。掩模MK在膜EF上提供开口。方法MT中，掩模MK的图案被转印到膜EF上。即，在方法MT中，在膜EF形成开口。
在方法MT中执行步骤ST1。在步骤ST1中，为了从腔室10内的气体生成等离子体，将高频电力供给到下部电极18(或者上部电极30)。气体在方法MT的执行期间中被连续地供给到腔室10内。高频电力如图3所示，在期间P1和期间P2中被供给。期间P1和期间P2是步骤ST1的执行期间。
为了执行步骤ST1，控制部MC执行第一控制。在第一控制中，控制部MC控制气体供给部以将气体供给到腔室10内。在第一控制中，控制部MC控制排气装置50以将腔室10内的压力设定为所指定的压力。另外，在第一控制中，控制部MC控制高频电源61以将高频电力供给到下部电极18(或上部电极30)。
如图4中的(a)所示，在步骤ST1中生成的等离子体PL包括正离子、负离子、电子、原子或者分子、以及自由基。在步骤ST1中生成的等离子体PL中，负离子的量比较少。
步骤ST2在步骤ST1的执行过程中被执行。即，在步骤ST2在用于生成等离子体的高频电力的供给过程中执行。在步骤ST2中，如图4中的(b)所示，为了利用来自步骤ST1中所生成的等离子体PL的正离子蚀刻基片W(即其膜EF)，对下部电极18施加负极性的直流电压。
为了执行步骤ST2，控制部MC执行第二控制。在第二控制中，控制部MC控制电源组件64以使负极性的直流电压施加于下部电极18。
当执行步骤ST2时，正离子与基片W碰撞来对基片W进行蚀刻。在步骤ST2中，因为正离子被供给到基片W，所以基片W如图5中的(a)所示带正电荷。在图5中的(a)中，基片W内的符号“+”表示基片W由于正电荷而带电。
接着，执行步骤ST3。在步骤ST3中，为了生成负离子，停止对下部电极18的负极性的直流电压的施加。另外，在步骤ST3中，停止高频电力的供给。
为了执行步骤ST3，控制部MC执行第三控制。在第三控制中，控制部MC控制电源组件64以对下部电极18停止施加负极性的直流电压。另外，在第三控制中，控制部MC控制高频电源61以停止高频电力的供给。此外，气体供给部从步骤ST1能够连续地将气体供给到腔室10中。排气装置50能够从步骤ST1连续地调整腔室10内的压力。
在一个实施方式的步骤ST3中，可以在停止高频电力的供给之前，对下部电极18停止施加负极性的直流电压。在该实施方式的第三控制中，控制部MC可以以在使对高频电源61的高频电力的供给停止之前对下部电极18停止施加负极性的直流电压的方式来控制电源组件64。依据该实施方式，能够可靠地防止异常放电。
在紧接着步骤ST3的开始后的期间(图3的期间P31)中，等离子体PL如图5中的(a)所示包括正离子、负离子、电子、原子或者分子、以及自由基。在等离子体PL中负离子的数量比较少。
在一个实施方式中，步骤STm在步骤ST3的执行过程中被执行。在步骤STm中，由测量装置70测量表示腔室10内的电子密度的上述参数。由测量装置70所测量的参数被提供给控制部MC。
在接下来的步骤STa中，由控制部MC根据参数判断腔室10内的电子密度是否正在以满足规定的基准的方式减少。例如，在电子密度变得比阈值小的情况下，判断为腔室10内的电子密度以满足规定的基准的方式减少。此外，步骤ST3的执行过程中的电子密度的减少反映了在腔室10内的负离子的量增加。
在步骤STa中，在判断为腔室10内的电子密度没有以满足规定的基准的方式减少的情况下，步骤ST3继续进行。即，由控制部MC使第三控制的执行继续进行。另一方面，在步骤STa中，在判断为腔室10内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下，步骤ST3结束，并且处理移动至步骤ST4。即，在根据参数判断为腔室10内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下，控制部MC结束第三控制并开始第四控制的执行。
在步骤ST3的执行过程中，在腔室10内电子与原子、分子或者自由基这样的化学种结合，生成负离子。在步骤ST3的结束时刻或者紧接着该结束时刻之前的期间(图3的期间P32)中，如图5中的(b)所示，在腔室10内能够充分地生成负离子。
在一个实施方式中，可以省略步骤STm和步骤STa。在该实施方式中，步骤ST3(和第三控制)可以从其开始时刻起经过规定时间后结束。规定时间作为在步骤ST3开始后在腔室10内负离子能够充分地生成时所需要的时间被预定。
步骤ST4在步骤ST3的执行后的期间P4中执行。在步骤ST4中，为了将在步骤ST3中所生成的负离子供给到基片W，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极18施加正极性的直流电压。
为了执行步骤ST4，控制部MC执行第四控制。在第四控制中，控制部MC控制电源组件64，使得在使高频电源61停止高频电力的供给的状态下对下部电极18施加正极性的直流电压。此外，气体供给部能够从步骤ST1连续地将气体供给到腔室10。排气装置50能够从步骤ST1连续地调整腔室10内的压力。
在步骤ST4中，因为对下部电极18施加了正极性的直流电压，如图6中的(a)所示，负离子被引入到基片W。负离子与基片W碰撞对基片W(即膜EF)进行蚀刻。另外，负离子使基片W的正电荷的量减少。
如上所述，在方法MT中，在通过高频电力的供给而生成了等离子体的状态下，对下部电极18供给负极性的直流电压。其结果是，正离子与基片W发生碰撞来蚀刻基片W。接着，停止高频电力的供给和对下部电极18的直流电压的施加。在供给着高频电力的状态下负离子的生成量较少，但是，当停止高频电力的供给时，由于电子对气体中的化学种进行附着，因此负离子能够高效地生成。接着，在停止了高频电力的供给的状态下，对下部电极18施加正极性的直流电压。其结果是，能够将负离子供给到基片W。在方法MT中，负离子使基片的正电荷量减少。另外，能够利用正离子和负离子这两者蚀刻基片W。因此，能够提高蚀刻効率。
在一个实施方式中，将包括步骤ST1、步骤ST2、步骤ST3和步骤ST4的蚀刻流程ESQ执行一次以上。在该实施方式中，控制部MC将包括第一控制、第二控制、第三控制和第四控制的蚀刻控制流程执行一次以上。在蚀刻流程ESQ被执行多次的情况下，蚀刻流程ESQ的反复的频率可以为10kHz以上500kHz以下。蚀刻流程ESQ的反复的频率也可以为50kHz以上400kHz以下。或者，该频率也可以大于400kHz。
在蚀刻流程ESQ被执行多次的情况下，方法MT还包括步骤STb。在步骤STb中判断是否满足停止条件。停止条件在蚀刻流程ESQ(或者蚀刻控制流程)被执行了规定次数的情况下能够满足。在步骤STb中，当判断为还没有满足停止条件时，执行蚀刻流程ESQ(或者蚀刻控制流程)。
在一个实施方式中，当在步骤STb中判断为满足了停止条件时，执行步骤ST5。在步骤ST5中，利用排气装置50将气体从腔室10的内部空间排出。在步骤ST5中，停止由高频电源61进行的高频电力的供给，并且停止由电源组件64对下部电极18的直流电压的施加。
为了执行步骤ST5，控制部MC执行第五控制。在第五控制中，控制部MC控制排气装置50使得气体从腔室10的内部空间排出。在第五控制中，控制部MC控制高频电源61使高频电力的供给停止。另外，在第五控制中，控制部MC控制电源组件64使得对下部电极18的直流电压的施加停止。此外，气体供给部也可以从步骤ST1连续地将气体供给到腔室10，在步骤ST5的执行期间中也可以停止该气体的供给。
通过蚀刻流程ESQ所生成的蚀刻副产物可能残留在基片W所形成的开口内。当执行步骤ST5时，如图6中的(b)所示，蚀刻副产物作为气体被从腔室10排出。在图6中的(b)中，包围“B”的圆表示蚀刻副产物。此外，图6中的(b)的基片W内的符号“-”表示通过步骤ST4的执行而基片W带有负电荷。
在一个实施方式中，可以反复执行另一流程ASQ，其包括执行一次以上的蚀刻流程ESQ的和步骤ST5。流程ASQ的反复频率可以为100Hz以上10kHz以下。在流程ASQ的一次执行期间，蚀刻流程ESQ的一次或者多次执行的期间所占的比例能够为30％以上70％以下。在该实施方式中，控制部MC反复执行另一控制流程。另一控制流程包括执行一次以上的蚀刻控制流程和第五控制。在该实施方式中，如图1所示，方法MT包括步骤STc。在步骤STc中判断是否满足停止条件。停止条件在流程ASQ(或者另一控制流程)被执行了规定次数的情况下能够满足。在步骤STc中判断为还没有满足停止条件时，再次执行流程ASQ(或者另一控制流程)。另一方面，在步骤STc中判断为满足了停止条件时，方法MT结束。
在一个实施方式中，在流程ASQ的一次执行过程中，步骤ST5可以执行10μ秒以上。在该实施方式中，在上述的另一控制流程的执行期间中，第五控制被执行10μ秒以上。依据该实施方式，蚀刻副产物能够被更可靠地排出。其结果是，能够进一步提高基片W的蚀刻効率。
在一个实施方式中，随着流程ASQ的执行次数增加，可以增加步骤ST5的执行期间的时长。在该实施方式中，控制部MC随着上述另一控制流程的执行次数的增加而使第五控制的执行期间的时长增加。在该实施方式中，随着形成于基片W的开口的深度变大，步骤ST5的执行期间的时长增大。因此，能够更加可靠地排出蚀刻副产物。
在一个实施方式中，在步骤ST1的执行期间中、即期间P1和期间P2中，为了生成等离子体，可以从高频电源61断续地供给高频电力。即，在步骤ST1的执行期间中，可以将高频电力的多个脉冲从高频电源61断续地供给。在一个实施方式中，在步骤ST1的执行期间中，也可以高频电力的多个脉冲从高频电源61周期性地供给。从高频电源61供给高频电力的脉冲的周期可以为由100kHz以上1MHz以下的频率规定的周期。在一个实施方式中，在步骤ST1的执行期间中从高频电源61供给的高频电力的多个脉冲的功率水平可以变动。在一个实施方式中，在步骤ST1的执行期间中从高频电源61供给的高频电力的多个脉冲的功率水平的平均值在反复执行蚀刻流程ESQ的过程中可以变动。
在一个实施方式中，在步骤ST2的执行期间中、即期间P2中，可以从电源组件64对下部电极18断续地施加负极性的直流电压。即，在步骤ST2的执行期间中，可以从电源组件64对下部电极18断续地施加负极性的直流电压的多个脉冲。在一个实施方式中，在步骤ST2的执行期间中，可以从电源组件64对下部电极18周期性地施加负极性的直流电压的多个脉冲。从电源组件64对下部电极18施加负极性的直流电压的脉冲的周期可以是由100kHz以上、1MHz以下的频率规定的周期。从电源组件64对下部电极18施加负极性的直流电压的脉冲的时刻可以与从高频电源61供给高频电力的脉冲的时刻同步。在一个实施方式中，在步骤ST2的执行期间中，从电源组件64对下部电极18施加的负极性的直流电压的多个脉冲的电压值可以变动。在一个实施方式中，在步骤ST2的执行期间中，从电源组件64对下部电极18施加的负极性的直流电压的多个脉冲的电压值的平均值在反复执行蚀刻流程ESQ的过程中可以变动。
在一个实施方式中，在步骤ST4的执行期间中、即期间P4中，可以从电源组件64对下部电极18断续地施加正极性的直流电压。即，在步骤ST4的执行期间中，可以从电源组件64对下部电极18断续地施加正极性的直流电压的多个脉冲。在一个实施方式中，在步骤ST4的执行期间中，可以从电源组件64对下部电极18周期性地施加正极性的直流电压的多个脉冲。从电源组件64对下部电极18施加正极性的直流电压的脉冲的周期可以是由100kHz以上、1MHz以下的频率规定的周期。在一个实施方式中，在步骤ST4的执行期间中，从电源组件64对下部电极18施加的正极性的直流电压的多个脉冲的电压值可以变动。在一个实施方式中，在步骤ST4的执行期间中，从电源组件64对下部电极18施加的正极性的直流电压的多个脉冲的电压值的平均值在反复执行蚀刻流程ESQ的过程中可以变动。
以上，关于各种例示的实施方式进行了说明，但并不限定于上述例示的实施方式，可以进行各种各样的省略、置换和变更。另外，也能够将不同的实施方式中的要素相互组合而形成其它的实施方式。
例如，等离子体处理装置1是电容耦合型等离子体处理装置，但其它的实施方式的等离子体处理装置也可以是电感耦合型等离子体处理装置这样的其它类型的等离子体处理装置。另外，方法MT也可以使用等离子体处理装置1以外的任意类型的等离子体处理装置，例如电感耦合型的等离子体处理装置来执行。
由以上的说明，以说明的目的在本说明书中说明了本发明的各种实施方式，在不脱离本发明的范围和主旨的情况下能够进行各种变更，这是能够理解的。因此，本说明书中所公开的各种实施方式并不是限定性的内容，实际的范围和主旨由附加的权利要求书请求保护的范围来表示。

Claims (20)

1.一种使用等离子体处理装置来执行的蚀刻方法，该蚀刻方法在基片被载置于基片支承台上的状态下执行，所述基片支承台设置在该等离子体处理装置的腔室内，所述蚀刻方法的特征在于，包括：
为了从所述腔室内的气体生成等离子体而供给高频电力的步骤；
为了利用来自所述等离子体的正离子来蚀刻所述基片，在供给所述高频电力的所述步骤的执行过程中，对所述基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压的步骤；
为了生成负离子而停止对所述下部电极进行的所述负极性的直流电压的施加和所述高频电力的供给的步骤；和
为了将所述负离子供给到所述基片，在停止了所述高频电力的供给的状态下，对所述下部电极施加正极性的直流电压的步骤。
2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：
还包括在蚀刻流程执行了一次以上之后，在停止了所述高频电力的供给并且对所述下部电极停止了直流电压的施加的状态下，从所述腔室的内部空间排出气体的步骤，其中，所述蚀刻流程包括供给高频电力的所述步骤、施加负极性的直流电压的所述步骤、停止所述负极性的直流电压的施加和所述高频电力的供给的所述步骤和施加正极性的直流电压的所述步骤。
3.如权利要求2所述的蚀刻方法，其特征在于：
反复执行另一流程，该另一流程包括执行一次以上的所述蚀刻流程和排出气体的所述步骤。
4.如权利要求3所述的蚀刻方法，其特征在于：
在所述另一流程的执行期间中，排出气体的所述步骤被执行10μ秒以上。
5.如权利要求3或4所述的蚀刻方法，其特征在于：
随着所述另一流程的执行次数的增加，排出气体的所述步骤的执行期间的时长增加。
6.如权利要求1～5中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于：
在停止所述负极性的直流电压的施加和所述高频电力的供给的所述步骤的执行过程中，测量表示所述腔室内的电子密度的参数，
在根据所述参数而判断为所述腔室内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下，开始施加正极性的直流电压的所述步骤。
7.如权利要求1～6中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于：
在停止所述负极性的直流电压的施加和所述高频电力的供给的所述步骤中，在停止所述高频电力的供给之前，停止对所述下部电极进行的所述负极性的直流电压的施加。
8.如权利要求1～7中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于：
在供给高频电力的所述步骤中，为了生成所述等离子体，断续地供给所述高频电力的多个脉冲。
9.如权利要求1～8中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于：
在施加负极性的直流电压的所述步骤中，所述负极性的直流电压的多个脉冲被断续地施加到所述下部电极。
10.如权利要求1～9中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于：
在施加正极性的直流电压的所述步骤在，所述正极性的所述直流电压的多个脉冲被断续地施加到所述下部电极。
11.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
腔室；
设置在所述腔室内的具有下部电极的基片支承台，；
高频电源，其构成为能够供给高频电力，以使得在所述腔室内由气体生成等离子体；
电源组件，其与所述下部电极电连接，且构成为能够产生正极性的直流电压和负极性的直流电压；和
控制部，其构成为能够控制所述高频电源和所述电源组件，
所述控制部以执行如下控制的方式构成：
为了从所述腔室内的气体生成等离子体而控制所述高频电源使其供给高频电力的第一控制；
为了利用来自所述等离子体的正离子来蚀刻基片，控制所述电源组件使其在所述高频电力的供给过程中对所述基片支承台的下部电极施加负极性的直流电压的第二控制；
为了生成负离子，控制所述电源组件和所述高频电源使其停止对所述下部电极进行的所述负极性的直流电压的施加和所述高频电力的供给的第三控制；和
为了将所述负离子供给到所述基片，在停止了所述高频电力的供给的状态下，控制所述电源组件使其对所述下部电极施加正极性的直流电压的第四控制。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括与所述腔室连接的排气装置，
所述控制部在使包括所述第一控制、所述第二控制、所述第三控制和所述第四控制的蚀刻控制流程执行了一次以上之后，进一步执行控制所述排气装置的第五控制，以使得在停止了所述高频电力的供给并且对所述下部电极停止了直流电压的施加的状态下，从所述腔室的内部空间排出气体。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述控制部反复执行另一控制流程，该另一控制流程包括执行一次以上的所述蚀刻控制流程和所述第五控制。
14.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述另一控制流程的执行期间中，所述第五控制被执行10μ秒以上。
15.如权利要求13或14所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述控制部随着所述另一控制流程的执行次数的增加而使所述第五控制的执行期间的时长增加。
16.如权利要求11～15中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括在所述第三控制的执行过程中测量表示所述腔室内的电子密度的参数的测量装置，
所述控制部在根据所述参数而判断为所述腔室内的电子密度以满足规定的基准的方式减少的情况下，开始执行所述第四控制。
17.如权利要求11～16中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述第三控制中，所述控制部在停止所述高频电力的供给之前，控制所述电源组件以停止对所述下部电极进行的所述负极性的直流电压的施加。
18.如权利要求11～17中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述第一控制中，为了生成所述等离子体，所述控制部控制所述高频电源以断续地供给所述高频电力的多个脉冲。
19.如权利要求11～18中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述第二控制中，所述控制部控制所述电源组件以将所述负极性的直流电压的多个脉冲断续地施加到所述下部电极。
20.如权利要求11～19中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述第四控制中，所述控制部控制所述电源组件以将所述正极性的所述直流电压的多个脉冲断续地施加到所述下部电极。
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