CN113782412A - 蚀刻方法和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻方法和基板处理装置。蚀刻方法包括：工序(a)，将形成有具有第一钛膜和铝膜的层叠膜的基板配置在处理室内；工序(b)，一边追随处理室内或排气管内的压力的变化地对压力控制阀的开度进行自动控制，一边借助掩模来蚀刻第一钛膜；工序(c)，根据在工序(b)中采样得到的压力控制阀的开度的值来计算第一开度值；工序(d)，在开始蚀刻铝膜时将压力控制阀的开度设定为第一开度值，来蚀刻铝膜；工序(e)，在工序(d)中监视压力，在压力超过了阈值的情况下，利用变化量将第一开度值变更为第二开度值，蚀刻方法包括工序(f)，在该工序(f)中，在到铝膜的蚀刻结束为止的期间进行一次以上工序(e)。

Description

蚀刻方法和基板处理装置
技术领域
本公开涉及一种蚀刻方法和基板处理装置。
背景技术
例如，专利文献1提出了以下的方案：搬入具有上层的钛膜、铝膜以及下层的钛膜的层叠膜且在该层叠膜上形成有被图案化的光致抗蚀层的基板来对所述层叠膜进行等离子体蚀刻。在专利文献1中，通过压力控制阀的自动控制来将处理室内调整为规定的真空度，并向处理室内供给含有含氯气体的蚀刻气体来作为处理气体，将处理气体等离子体化来对层叠膜进行等离子体蚀刻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-41890号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够稳定地控制处理室内的压力的蚀刻方法和基板处理装置。
用于解决问题的方案
根据本公开的一个方式，提供一种蚀刻方法，该蚀刻方法包括以下工序：工序(a)，将形成有层叠膜的基板配置在处理室内，该层叠膜具有第一钛膜和位于所述第一钛膜的下层的铝膜；工序(b)，一边追随经由压力控制阀并通过排气管来与排气装置连接的所述处理室内的压力的变化或追随所述排气管内的压力的变化地对所述压力控制阀的开度进行自动控制，一边借助由有机材料构成的掩模来蚀刻所述第一钛膜；工序(c)，根据在所述工序(b)中采样得到的所述压力控制阀的开度的值来计算第一开度值；工序(d)，在开始蚀刻所述铝膜时将所述压力控制阀的开度设定为所述第一开度值，来蚀刻所述铝膜；以及工序(e)，在所述工序(d)中监视所述压力，在所述压力超过了预先决定的阈值的情况下，利用预先决定的变化量来将所述第一开度值变更为第二开度值，所述蚀刻方法包括工序(f)，在该工序(f)中，在到所述铝膜的蚀刻结束为止的期间进行一次以上所述工序(e)。
发明的效果
根据一个侧面，能够稳定地控制处理室内的压力。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的基板处理装置的一例的截面示意图。
图2是将实施方式所涉及的压力控制阀的控制和压力的振动的一例与参考例比较地示出的图。
图3是示出实施方式所涉及的压力计的配置的一例的图。
图4是示出实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。
图5是将实施方式所涉及的EPD控制与参考例的时间控制比较地示出的图。
图6是示出应用了实施方式所涉及的蚀刻方法的其它膜构造的图。
附图标记说明
10：处理容器；12：上腔室；12a：顶板；13：下腔室；13a：侧壁；25：观测窗；13d：底板；13f：排气口；30：喷淋头；51：气体排气管；52：压力控制阀；53：排气装置；54：压力计(CM)；55：发光光谱分析装置；60：基板载置台；100：基板处理装置；G：基板；S：处理室。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施本公开的方式。在各附图中，有时对相同结构部分标注相同标记，并省略重复的说明。
[基板处理装置]
首先，参照图1来说明本公开的实施方式所涉及的基板处理装置的一例。图1是示出实施方式所涉及的基板处理装置的一例的截面示意图。
基板处理装置100是用于对FPD用的俯视呈矩形的基板(下面简称为“基板”)G执行各种基板处理方法的电感耦合型等离子体(Inductive Coupled Plasma:ICP)处理装置。作为基板的材料，主要使用玻璃，根据用途也有时使用透明的合成树脂等。在此，基板处理包括蚀刻处理、使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法进行的成膜处理等。作为FPD，例示出液晶显示器(Liquid Crystal Display:LCD)。也可以是电致发光(ElectroLuminescence:EL)、等离子体显示器面板(Plasma Display Panel；PDP)等。基板G除了要在其表面图案形成电路的形态的基板以外，还包括支承基板。另外，FPD用基板的平面尺寸随着世代的推移而大规模化。由基板处理装置100处理的基板G的平面尺寸例如至少包括从第六代的大约1500mm×1800mm左右的尺寸到第10.5代的3000mm×3400mm左右的尺寸的尺寸。另外，基板G的厚度为0.2mm至几mm左右。
基板处理装置100具有控制部90、长方体状的箱型的处理容器10以及配设于处理容器10内来用于载置基板G的具有俯视呈矩形的外形的基板载置台60。处理容器10也可以是圆筒状的箱型、椭圆筒状的箱型等形状，在该形状的情况下，基板载置台60也为圆形或椭圆形，载置于基板载置台60的基板G也为圆形等。
处理容器10被电介质板11划分为上下两个空间，作为上侧空间的天线室由上腔室12形成，作为下方空间的处理室S由下腔室13形成。处理容器10由铝等金属形成，电介质板11由氧化铝(Al2O3)等陶瓷、石英形成。
在处理容器10中，在下腔室13与上腔室12的边界的位置，以向处理容器10的内侧突出设置的方式配设有矩形环状的支承框14，在支承框14上载置有电介质板11。处理容器10通过接地线13e接地。
在下腔室13的侧壁13a开设有用于向下腔室13搬入以及从下腔室13搬出基板G的搬入搬出口13b，通过闸阀20将搬入搬出口13b开闭自如。下腔室13与内部具有搬送机构的搬送室(均未图示)邻接，对闸阀20进行开闭控制，来利用搬送机构经由搬入搬出口13b进行基板G的搬入搬出。
另外，在下腔室13的侧壁13a，隔开间隔地开设有多个开口13c，在各个开口13c的外侧以堵住开口13c的方式安装有石英制的观测窗25。在观测窗25的外侧，经由光纤安装有发光光谱分析装置55。发光光谱分析装置55经由观测窗25来接收处理室S内的等离子体的发光，并测定发光的强度。向控制部90发送由发光光谱分析装置55得到的等离子体的发光强度的监视信息。发光光谱分析装置55只要安装在多个开口13c中的所需要的开口13c的观测窗25即可。
另外，在下腔室13所具有的底板13d开设有多个排气口13f。在排气口13f连接有气体排气管51，气体排气管51经由压力控制阀52来与排气装置53连接。由气体排气管51、压力控制阀52以及排气装置53形成气体排气部50。排气装置53具有涡轮分子泵等真空泵，在工艺过程中，排气装置53对下腔室13内自由抽真空到成为规定的真空度为止。在压力控制阀52的附近且压力控制阀52的上游侧(下腔室13侧)设置有压力计(CM)54。由压力计(CM)54测定气体排气管51内的压力控制阀52的上游处的压力值，并向控制部90发送该压力值。控制部90基于测定出的压力值来控制压力控制阀52的开度。
在电介质板11的下表面设置有用于支承电介质板11的支承梁，支承梁兼作为喷淋头30。喷淋头30可以由铝等金属形成，被实施基于阳极氧化的表面处理。在喷淋头30内形成有沿水平方向延伸设置的气体流路31。气体流路31与气体喷出孔32连通，该气体喷出孔32向下方延伸设置来面向处于喷淋头30的下方的处理室S。
在电介质板11的上表面连接有与气体流路31连通的气体导入管45。气体导入管45气密地贯通在上腔室12的顶板12a开设出的供给口12b，来经由与气体导入管45气密地结合的气体供给管41与处理气体供给源44连接。在气体供给管41的中途位置设置有开闭阀42和如质量流量控制器这样的流量控制器43。由气体导入管45、气体供给管41、开闭阀42、流量控制器43以及处理气体供给源44形成处理气体供给部40。从处理气体供给部40供给来的处理气体经由气体供给管41和气体导入管45被供给到喷淋头30，并经由气体流路31和气体喷出孔32被喷出到处理室S。
在形成天线室的上腔室12内配设有高频天线15。通过将由铜等导电性良好的金属形成的天线用线15a卷绕成环状或涡旋状来形成高频天线15。例如可以将环状的天线用线15a配设多层。
天线用线15a的端子与向上腔室12的上方延伸设置的供电构件16连接，供电构件16的上端与供电线17连接，供电线17经由用于进行阻抗匹配的匹配器18来与高频电源19连接。通过从高频电源19向高频天线15施加例如10MHz～15MHz的高频电力，来在下腔室13内形成感应电场。通过该感应电场来使从喷淋头30供给到处理室S的处理气体等离子体化，从而生成电感耦合型等离子体，向基板G提供等离子体中的离子。高频电源19是等离子体产生用的离子源电源，与基板载置台60连接的高频电源73是用于吸引产生的离子来赋予离子动能的偏置电源。像这样，对于离子源电源，利用电感耦合来生成等离子体，将作为其它电源的偏置电源与基板载置台60连接来进行离子能量的控制。由此，能够独立地进行等离子体的生成和离子能量的控制，从而能够提高工艺的自由度。优选在0.1MHz至500MHz的范围内设定从高频电源19输出的高频电力的频率。
基板载置台60具有基材63以及形成于基材63的上表面63a的静电吸盘66。基材63的俯视形状为矩形，基材63具有与载置于基板载置台60的基板G相同程度的平面尺寸，基材63的长边的长度能够设定为1800mm至3400mm左右的尺寸，短边的长度能够设定为约1500mm至3000mm左右的尺寸。相对于该平面尺寸，基材63的厚度能够为例如50mm至100mm左右。基材63由不锈钢、铝、铝合金等形成。在基材63设置有以覆盖矩形平面的整个区域的方式蛇行的温度调整介质流路62a。此外，温度调整介质流路62a例如也可以设置于静电吸盘66。另外，基材63也可以不像图示例那样是由一个构件构成的单体，而形成为两个构件的层叠体。
温度调整介质流路62a的两端与送入配管62b及返回配管62c连通，该送入配管62b用于向温度调整介质流路62a供给温度调整介质，该返回配管62c用于使在温度调整介质流路62a中流通而升温了的温度调整介质排出。送入配管62b与送入流路82连通，返回配管62c与返回流路83连通，送入流路82及返回流路83与冷却器81连通。冷却器81具有用于控制温度调整介质的温度、喷出流量的主体部和用于加压输送温度调整介质的泵(均未图示)。此外，作为温度调整介质应用了制冷剂，该制冷剂应用Galden(注册商标)、Fluorinert(注册商标)等。图示例的温度调整方式是使基材63中流通有温度调整介质的方式，但是既可以是基材63内置加热器等来利用加热器进行温度调整的方式，也可以是利用温度调整介质和加热器双方来进行温度调整的方式。另外，还可以通过流通有高温的温度调整介质来进行伴随加热的温度调整，来代替通过加热器进行伴随加热的温度调整。此外，电阻体加热器由钨、钼、或者这些金属中的任一种与氧化铝、钛等的化合物形成。另外，在图示例中，在基材63形成有温度调整介质流路62a，但是，也可以是，例如静电吸盘66具有温度调整介质流路。
在下腔室13的底板13d上固定有箱型的底座68，该底座68由绝缘材料形成，在该底座68的内侧具有台阶部，在底座68的台阶部上载置有基板载置台60。
在基材63的上表面形成有用于直接载置基板G的静电吸盘66。静电吸盘66具有：陶瓷层64，其为喷镀氧化铝等陶瓷而形成的电介质覆膜；以及导电层65(电极)，其埋设在陶瓷层64的内部，所述导电层65具有静电吸附功能。导电层65经由供电线74来与直流电源75连接。当由控制部90使设置于供电线74的开关(未图示)接通时，从直流电源75向导电层65施加直流电压，由此产生库仑力。基板G通过该库仑力被静电吸附在静电吸盘66的上表面，从而以载置于基材63的上表面的状态被保持。基板载置台60像这样形成用于载置基板G的下部电极。
在基材63配设有热电偶等温度传感器，向控制部90随时发送温度传感器的监视信息。控制部90基于发送来的温度的监视信息，来执行基材63和基板G的温度调整控制。更具体地，由控制部90来调整从冷却器81向送入流路82供给的温度调整介质的温度、流量。而且，使被进行了温度调整、流量调整后的温度调整介质循环到温度调整介质流路62a，由此执行基板载置台60的温度调整控制。此外，热电偶等温度传感器例如也可以配设于静电吸盘66。
在静电吸盘66的外周且底座68的上表面载置有矩形框状的聚焦环69，以聚焦环69的上表面比静电吸盘66的上表面低的方式设定。聚焦环69由氧化铝等陶瓷或者石英等形成。
基材63的下表面与供电构件70连接。供电构件70的下端与供电线71连接，供电线71经由用于进行阻抗匹配的匹配器72来与作为偏置电源的高频电源73连接。能够通过从高频电源73向基板载置台60施加例如2MHz～6MHz的高频电力，来将由作为等离子体产生用的离子源电源的高频电源19生成的离子吸引到基板G。因而，在等离子体蚀刻处理中，能够一同提高蚀刻速率和蚀刻选择比。
控制部90控制基板处理装置100的各结构部，例如控制冷却器81、高频电源19、73、处理气体供给部40、基于压力计(CM)54测定出的压力的监视信息的气体排气部50等的动作。控制部90具有ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器以及CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。CPU按照保存在存储器的存储区域中的制程(工艺制程)来执行规定的处理。在制程中设定有针对工艺条件的基板处理装置100的控制信息。控制信息例如包括气体流量、处理容器10内的压力、处理容器10内的温度、基材63的温度、工艺时间等。
制程和控制部90应用的程序例如也可以存储在硬盘、光盘、光磁盘等。另外，制程等也可以是如下形态：以收容在CD-ROM、DVD、存储卡等便携且能由计算机读取的存储介质的状态设置于控制部90并被控制部90读出。除此以外，控制部90还具有用于进行命令的输入操作等的键盘、鼠标等输入装置、可视化地显示基板处理装置100的运转状况的显示器等显示装置、以及打印机等输出装置之类的用户接口。
[蚀刻方法]
下面，与参考例1、2所涉及的蚀刻方法进行比较地说明本实施方式所涉及的蚀刻方法。图2的(a)示出参考例1所涉及的蚀刻方法，图2的(b)示出参考例2所涉及的蚀刻方法，图2的(c)示出本实施方式所涉及的蚀刻方法。参考例1、2和本实施方式的蚀刻对象膜均具有相同的膜结构，借助由有机材料的光致抗蚀膜构成的掩模来蚀刻基板G，该基板G具有在上层Ti膜、下层Ti膜之间夹有Al膜的层叠膜。此外，上层Ti膜相当于第一钛膜，下层Ti膜相当于第二钛膜。Al膜既可以是Al单体，也可以是Al-Si等Al合金。此外，蚀刻对象膜不限于上述3层构造，例如既可以是在上层Ti膜及其下层的Al膜的2层膜上形成由有机材料构成的掩模的构造，也可以是在Al膜上形成由有机材料构成的掩模的构造。
另外，本实施方式和参考例1、2的工艺条件相同，向下腔室13内供给含有含氯气体的蚀刻气体。作为蚀刻气体，也可以除了供给含氯气体以外还供给Ar气、N2气等非活性气体。主要通过蚀刻气体中的含氯气体的等离子体，来进行对上层Ti膜、Al膜以及下层Ti膜的层叠膜的蚀刻。
在本实施方式和参考例1、2中，上层Ti膜和下层Ti膜用的含有含氯气体的蚀刻气体与Al膜用的含有含氯气体的蚀刻气体相同，作为含氯气体，使用了BCl3气体和Cl2气。但是不限于此，上层Ti膜和下层Ti膜用的蚀刻气体与Al膜用的蚀刻气体只要含有含氯气体即可，上层Ti膜和下层Ti膜用的蚀刻气体与Al膜用的蚀刻气体的一部分或全部也可以不同。
说明本实施方式和参考例1、2中的各自的蚀刻结果。图2的各曲线的横轴表示时间(秒)，右侧的纵轴表示压力计测定出的压力值，左侧的纵轴表示APC位置(APC Position)。APC位置是压力控制阀52的阀体的位置(角度)，用旋转角度/1000(＝安装于压力控制阀52的编码器值/1000)来表示。
在参考例1中使用的压力计配置于与在本实施方式和参考例2中使用的压力计不同的位置。在参考例1中，使用图3示出的配置于CM用端口的压力计(CM2)151来测定处理室S的压力，该CM用端口设于下腔室13所具有的底板13d。而且，在蚀刻上层Ti膜、Al膜以及下层Ti膜的期间，基于压力计(CM2)151测定出的处理室S的压力值来对压力控制阀52的开度进行自动控制。此外，也可以基于由压力计(CM1)150替代压力计(CM2)151测定出的处理室S的压力值来对压力控制阀52的开度进行自动控制。
图2的(a)、图2的(b)及图2的(c)中的(1)表示蚀刻对象膜从上层Ti膜切换为Al膜的时机，(2)表示蚀刻对象膜从Al膜切换为下层Ti膜的时机。
在表示参考例1的蚀刻结果的图2的(a)中，在蚀刻Al膜的期间，A1所表示的APC位置振动，产生了振荡。其原因是，由于压力控制阀52的驱动速度存在机械极限，因此压力控制阀52的阀体的驱动无法追随压力计(CM2)151测定出的处理室S内的压力值的变化。并且，压力控制阀52的驱动延迟导致加大压力值P1的振幅ΔP1的结果，在蚀刻Al膜的期间，压力计(CM2)151测定出的压力值P1的振幅ΔP1为2.8mT(约0.373Pa)。另外，由于压力计(CM2)151的位置与压力控制阀52的位置相远离，因此到压力计(CM2)151测定出的压力变化被反映到压力控制阀52的位置处的压力为止产生延迟，这也成为阀体的驱动无法追随的一个原因。由于在Al膜的蚀刻工序中这样地产生的压力控制阀52的振荡而产生微粒，产生了不良。
在参考例2中，使用图3示出的压力计(CM)54测定了气体排气管51内的压力控制阀52的上游处的压力。而且，在蚀刻上层Ti膜、Al膜以及下层Ti膜的期间，基于压力计(CM)54测定出的气体排气管51的压力值对压力控制阀52的开度进行了自动控制。
其结果，在表示参考例2的蚀刻结果的图2的(b)中，在蚀刻Al膜的期间，A2所表示的APC位置振动，产生了振荡。但是，基于由气体排气管51内的压力控制阀52的附近的压力P2来替代处理室S的压力，进行了对压力控制阀52的控制。因此，消除了在参考例1中出现的由于位置相远离而引起的压力变化的传递延迟，使压力控制阀52的控制的响应性变好，在蚀刻Al膜的期间，气体排气管51内的压力P2的振幅ΔP2为1.1mT(约0.14Pa)。压力计(CM)54的位置远离处理室S而不易受到处理室S内的压力变化的影响，这也是改善的主要原因之一。
因此，在本实施方式所涉及的蚀刻方法中，与参考例2同样，使用图3示出的压力计(CM)54测定气体排气管51内的压力控制阀52的上游处的压力。而且，设为在上层Ti膜和下层Ti膜的蚀刻中对APC位置进行自动控制，在Al层的蚀刻中进行不同的控制。也就是说，在Al层的蚀刻开始时，将APC位置设定为初始值。但是，在蚀刻Al层的期间，将APC位置固定为初始值的状态将无法使APC位置追随处理室S内或者气体排气管51内的压力变动。其结果，处理室S内的压力逐渐上升，对针对基板G实施的蚀刻的特性等工艺性能带来影响。
为了避免上述影响，在本实施方式所涉及的蚀刻方法中，在蚀刻Al层的期间，压力计(CM)54周期性地测定气体排气管51内的压力。而且，在测定出的压力超过了预先决定的阈值的情况下，对APC位置进行控制，以使APC位置从当前时间点的开度打开预先决定的变化量。
也就是说，对于APC位置的初始值，根据在上层Ti膜的蚀刻工序中采样得到的压力控制阀52的值计算出第一开度值，在Al膜的蚀刻开始时将压力控制阀52的开度设定为第一开度值。在自动控制中，通常以根据压力的变化逐次使APC位置变化来调整开度由此使压力始终保持固定的方式进行动作，但是在本实施方式中，基本上不响应压力变化，开度是固定的。而且，在本实施方式中，与通常的自动控制的不同点在于：仅在超过了预先决定的阈值时调整开度。
接着，在Al膜的蚀刻工序中，监视气体排气管51内的压力，在压力超过了预先决定的阈值的情况下，利用预先决定的变化量将第一开度值变更为第二开度值。而且，在直到Al膜的蚀刻结束为止的期间，进行一次以上每当压力超过预先决定的阈值时对第二开度值加上变化量来变更第二开度值的工序。
此外，在本实施方式中，假定Al层的蚀刻越进展、压力计(CM)54测定的压力值变得越高的情况，并以如下方式进行控制：加上变化量来变更第二开度值，每当压力超过预先决定的阈值时将APC位置进一步打开变化量。但是不限于此，也可以是，在Al层的蚀刻越进展、压力计(CM)54测定的压力值变得越低的情况下，以如下方式进行控制：减去变化量来变更第二开度值，每当压力低于预先决定的阈值时将APC位置进一步关闭变化量。
其结果，如图2的(c)的本实施方式的蚀刻结果所示，在蚀刻Al膜的期间，对A3所表示的APC位置进行控制，以使A3所表示的APC位置从第一开度值阶段性地逐渐打开，该第一开度值是(1)的时机处的初始值的开度。由此，能够避免APC位置的振荡的产生。由此，使蚀刻Al膜的期间的气体排气管51内的压力P3的振幅ΔP3减少为0.4mT(约0.0533Pa)，从而能够进行稳定的压力控制。
此外，在本实施方式中，计算多个采样值的平均值作为第一开度值，该多个采样值包括在上层Ti膜的蚀刻工序中采样得到的压力控制阀52的最新的采样值。优选包括最新的采样值的多个采样值是连续的采样值。另外，也可以是每隔一次或者每隔规定次数采样得到的值。但是，也可以将在上层Ti膜的蚀刻工序中采样得到的压力控制阀52的值中的最新的采样值设为第一开度值。并且，APC位置的初始值也可以设为对这样计算出的第一开度值加上偏移值而得到的值，该偏移值为预先决定的参数。关于偏移值，也可以将根据本实施方式所涉及的蚀刻方法来通过经验获得的值作为参数预先存储到存储器。
[蚀刻处理]
参照图4来说明由基板处理装置100执行以上说明的本实施方式所涉及的蚀刻方法的情况。图4是示出实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。通过由控制部90控制基板处理装置100的各部来执行图4所示的蚀刻方法。
当开始进行图4的蚀刻方法时，打开闸阀20，经由搬入搬出口13b搬入具有上层Ti膜、Al膜以及下层Ti膜的层叠膜的基板G，并将该基板G配置于基板载置台60(步骤S1)。在搬入基板G后，关闭闸阀20。
接着，向下腔室13内供给含有含氯气体的蚀刻气体，并利用从高频电源19施加的高频电力将该蚀刻气体等离子体化，一边对压力控制阀52进行自动控制，一边蚀刻上层Ti膜(步骤S2)。对于压力控制阀52的自动控制，既可以基于由压力计(CM2)151或压力计(CM1)150测定出的处理室S的压力值来进行，也可以基于由压力计(CM)54测定出的气体排气管51内的压力值来进行。此时，从高频电源73向基板载置台60施加高频电力，使基板载置台60产生偏置来控制向基板G入射的离子的能量。
在蚀刻上层Ti膜的期间，以被给予的周期对压力控制阀52的开度进行采样，并将其采样值存储到存储器(步骤S3)。
接着，由发光光谱分析装置55对在处理室S生成的等离子体的发光强度进行检测。然后，基于等离子体的发光强度来通过EPD(End Point Detection：终点检测)控制判定是否检测到了上层Ti膜的终点(步骤S4)。
在图5的(c)的例子中，横轴表示时间(秒)，左侧的纵轴表示波长为396nm的铝的发光强度，右侧的纵轴表示波长为838nm的氯的发光强度。上层Ti膜的蚀刻进展，当进展到基底的Al膜露出时，波长为396nm的铝的发光强度变高。能够对此进行利用来根据等离子体的发光强度检测上层Ti膜的蚀刻的终点。具体地，基于发光强度的变化量低于了阈值来判断为到达终点，通过表示发光强度的变化的曲线(包括直线部分)的斜率(微分量)来表示发光强度的变化量。例如，在波长为396nm的铝的发光强度的变化的曲线的斜率(下面称为“斜率”)为预先设定的阈值以上的期间，控制部90判定为没有检测到上层Ti膜的终点，返回步骤S2，重复步骤S2～S4的处理。由此，推进上层Ti膜的蚀刻。
另一方面，在波长为396nm的铝的发光强度的斜率为预先设定的阈值以下时，判定为基底的Al膜充分地露出，在步骤S4中判定为检测到上层Ti膜的终点，进入步骤S5。然后，根据存储于存储器的压力控制阀52的开度的采样值来计算第一开度值(步骤S5)。在存储器中存在多个采样值的情况下，优选计算包括最新的采样值在内的多个采样值的平均值来作为第一开度值。但是，也可以将最新的采样值作为第一开度值。
接着，将压力控制阀52的开度设定为第一开度值，来利用含有含氯气体的蚀刻气体蚀刻Al膜(步骤S6)。此时，将变量n设定为1。
接着，利用压力计(CM)54来监视气体排气管51内的压力(步骤S7)。但是，也可以利用压力计(CM2)151来监视处理室S内的压力。接着，判定气体排气管51内的压力值是否比预先决定的阈值大(步骤S8)。
在气体排气管51内的压力值为阈值以下的情况下，进入步骤S11。在气体排气管51内的压力值比阈值大的情况下，使变量n加1，并计算对压力控制阀52的该时间点的开度加上预先决定的变化量而得到的第n开度值(步骤S9)。在该时间点，计算对第一开度值加上预先决定的变化量而得到的第二开度值。
接着，将压力控制阀52的开度设定为第n(n＝2)开度值，来蚀刻Al膜(步骤S10)。接着，由发光光谱分析装置55来检测等离子体的发光强度，并基于等离子体的发光强度来通过EPD控制判定是否检测到Al膜的终点(步骤S11)。
在图5的(c)的例子中，在波长为396nm的铝的发光强度的斜率为预先决定的阈值以上的期间，控制部90判定为没有检测到Al膜的终点，返回步骤S7，重复步骤S7～S11的处理。由此，推进Al膜的蚀刻。
另一方面，Al膜的蚀刻进展，当基底的下层Ti膜露出时，波长为396nm的铝的发光强度变低，变化的斜率也变大。因此，在波长为396nm的铝的发光强度的斜率为预先设定的阈值以下时，控制部90判定为检测到Al膜的终点，进入步骤S12。此外，在此，由于发光强度的变化是减少的，因此将斜率表示为负值。因而，将阈值设定为负值。另外，与步骤S5中的阈值不同地设定步骤S11中的阈值。
接着，与上层Ti膜同样，一边对压力控制阀52进行自动控制，一边利用含有含氯气体的蚀刻气体来蚀刻下层Ti膜(步骤S12)。在结束下层Ti膜的蚀刻后，搬出处理后的基板G(步骤S13)，结束本处理。
在图5的(c)的例子中，也可以是，在波长为838nm的氯的发光强度的斜率为预先设定的阈值以下时，检测下层Ti膜的终点，并且通过过蚀刻来蚀刻下层Ti膜的基底膜，之后搬出处理后的基板G，结束本处理。此外，波长为838nm的氯是在下层Ti膜的蚀刻中未被消耗而残留的含氯气体所含的元素。步骤S12中的阈值也被设定为与步骤S5及步骤S11不同的阈值。
此外，关于上述的阈值的值，例如，在上述实施方式中使用的终点检测系统中，在蚀刻从上层Ti向Al转移的情况下将阈值设定为200，当低于200时设为上层Ti的蚀刻结束。另外，在蚀刻从Al向下层Ti转移的情况下将阈值设定为-10，当低于-10时设为Al的蚀刻结束。另外，在蚀刻从下层Ti向基底膜转移时将阈值设定为20，当低于20时设为基底Ti的蚀刻结束。但是，这些阈值的值并不是本实施方式的发明中的本质性内容，是应根据所使用的终点检测系统等适当地决定的内容。另外，这些阈值也可能根据蚀刻条件等而改变。
如以上说明的那样，根据本实施方式所涉及的蚀刻方法，在Al膜的蚀刻工序中，进行从将压力控制阀52的开度(APC位置)设定为第一开度值的状态起与气体排气管51内的压力值相应地将压力控制阀52逐渐打开的控制。另外，进行以在上层Ti膜的蚀刻工序的最后采样得到的APC位置为基准来对作为APC位置的初始值的第一开度值进行优化的控制。由此，能够抑制处理室S内的压力变动，从而提高工艺性能。另外，能够防止压力控制阀52的振荡来抑制微粒的产生。
理想上，为了能够将由处理室S内的压力变动对工艺性能造成的影响抑制为最小限，优选利用图3所示的压力计(CM1)150及压力计(CM2)151直接测量处理室S内的压力。但是，压力计(CM2)151所测量的处理室S的压力不一定与排气空间的压力相同，气体排气管51内的压力因压力控制阀52的控制而迅速地变化，但是到处理室S内的压力发生变化为止会产生某种程度的时间延迟。因此，在本实施方式所涉及的压力控制阀52的控制中，利用压力计(CM)54来监视气体排气管51内的压力控制阀52附近处的压力，并基于压力计(CM)54测定出的压力值来控制压力控制阀52。由此，不易产生从控制压力控制阀52的开度起到气体排气管51内的压力变化为止的延迟，因此压力的追随性提高。但是，在本实施方式的应用中，也可以基于压力计(CM1)150或压力计(CM2)151测定出的压力值来控制压力控制阀52。
[EPD控制]
在本实施方式所涉及的蚀刻方法中，通过EPD控制在最佳的时机将控制方法从蚀刻上层Ti膜时的对APC位置的自动控制切换为蚀刻Al膜时的对APC位置的给予的控制。同样，通过EPD控制在最佳的时机将控制方法从蚀刻Al膜时的APC位置的控制切换为蚀刻下层Ti膜时的APC位置的自动控制。
图5的(a)是参考例3所涉及的蚀刻的结果，图5的(b)是本实施方式所涉及的蚀刻的结果。在图5的(a)的参考例3中，在预先决定的时间控制了在蚀刻上层Ti膜时、蚀刻Al膜时以及蚀刻下层Ti膜时的APC位置的控制方法之间的切换。图5的(a)示出在参考例3中压力计(CM2)151测定出的压力P4和压力控制阀52的开度A4。
在图5的(b)中，通过EPD控制进行了在蚀刻上层Ti膜时、蚀刻Al膜时以及蚀刻下层Ti膜时的APC位置的控制方法之间的切换。图5的(b)示出在本实施方式中压力计(CM)54测定出的压力P5和压力控制阀52的开度A5。
此外，设图5的实验中的蚀刻上层Ti膜、Al膜以及下层Ti膜的工艺条件相同。另外，蚀刻上层Ti膜时、蚀刻Al膜时以及蚀刻下层Ti膜时的APC位置的控制方法如图4所示地使用了本实施方式所涉及的控制方法。
其结果，在按时间控制APC位置的控制方法的切换的参考例3的情况下，如图5的(a)的F1的点线框内所示，在Al膜的蚀刻工序中压力计(CM2)151测定出的压力P4上升，排气空间和处理室S内的压力不稳定。
另一方面，在对APC位置的控制方法的切换进行EPD控制的本实施方式的情况下，能够在最佳的时机从蚀刻上层Ti膜时的APC位置的自动控制切换为蚀刻Al膜时的APC位置的控制。同样，能够通过EPD控制在最佳的时机从蚀刻Al膜时的APC位置的控制切换为蚀刻下层Ti膜时的APC位置的自动控制。因此，如图5的(b)的F2的点线框内所示，能够使排气空间和处理室S内的压力稳定。
[其它膜的应用例]
在以上说明的本实施方式所涉及的蚀刻方法中，将上层Ti膜、Al膜及下层Ti膜的层叠膜用作蚀刻对象膜。但是，本实施方式所涉及的蚀刻方法的应用范围不限于此。图6是示出应用本实施方式所涉及的蚀刻方法的其它膜构造的图。
例如图6的(a)所示，在将单体的Al膜1作为蚀刻对象膜并借助掩模2进行蚀刻的情况下且掩模2含有碳的情况下，在蚀刻Al膜1的期间，压力控制阀52振动。其结果，如图6的(b)所示，处理室S内的压力P振动。针对该现象，在蚀刻Al膜1时应用本实施方式所涉及的蚀刻方法是有益的。
图6的(c)示出发光光谱分析装置55检测出的等离子体的发光强度中的、波长为396nm的Al的发光强度I1与波长为278.8nm的CCl的发光强度I2的一例。根据图6的(b)和(c)，在压力P最大时，Al的发光强度I1成为最大峰，CCl的发光强度I2成为最小峰。另一方面，在压力P最小时，Al的发光强度I1成为最小峰，CCl的发光强度I2成为最大峰。
该现象的原因是，当处理室S内的压力P变高时，主要是Al膜1被蚀刻，Al膜1的蚀刻速率上升，从而Al的发光强度I1变高，另一方面，当处理室S内的压力P变低时，主要是掩模2被蚀刻，掩模2的蚀刻速率上升，由于掩模2中含碳，因此CCl的发光强度I2变高。因此，产生以下现象：当对压力控制阀52的开度进行自动控制时，与压力P的周期性的变动相应地，Al膜1和掩模2交替地被蚀刻。压力P的周期性的变动起因于在Al膜1的蚀刻和掩模2的蚀刻的各个蚀刻中蚀刻的进行本身带来压力的变动。
在该情况下，在蚀刻Al膜1的期间，与蚀刻处于上层Ti膜与下层Ti膜之间的Al膜时同样，进行从将压力控制阀52的开度(APC位置)设定为给予的初始值的状态起与压力值相应地将压力控制阀52逐渐打开或关闭的控制。由此，能够抑制处理室S内的压力变动，防止压力控制阀52的振荡从而抑制微粒的产生。对于给予的初始值，例如预先进行准备性的蚀刻，能够根据其结果来决定等。
如以上说明的那样，根据本实施方式的蚀刻方法，能够稳定地控制处理室S内的压力。
应认为本次公开的实施方式所涉及的蚀刻方法和基板处理装置的所有点均是例示性而非限制性的。能够不脱离请求范围及其主旨地以各种方式对上述的实施方式进行变形和改进。在不矛盾的范围内，上述多个实施方式所记载的事项也能够采取其它结构，另外，能够在不矛盾的范围内将上述的事项进行组合。
本公开的基板处理装置还能够以原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)装置、电容耦合等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)、电感耦合等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)、径向线缝隙天线(RLSA：Radial Line Slot Antenna)、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)、螺旋波等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)中的任意类型的装置来应用。
另外，作为基板处理装置的一例，例举等离子体处理装置进行了说明，但是只要是对基板实施规定的处理(例如成膜处理、蚀刻处理等)的装置即可，基板处理装置并不限定于等离子体处理装置。在蚀刻中不使用等离子体的情况下，也可以是，在EPD控制中不是监视等离子体发光而是入射探针光并监视吸收率等来控制Al的蚀刻工序。

Claims (8)

1.一种蚀刻方法，其特征在于，包括以下工序：
工序(a)，将形成有层叠膜的基板配置在处理室内，该层叠膜具有第一钛膜和位于所述第一钛膜的下层的铝膜；
工序(b)，一边追随经由压力控制阀并通过排气管来与排气装置连接的所述处理室内的压力的变化或追随所述排气管内的压力的变化地对所述压力控制阀的开度进行自动控制，一边借助由有机材料构成的掩模来蚀刻所述第一钛膜；
工序(c)，根据在所述工序(b)中采样得到的所述压力控制阀的开度的值来计算第一开度值；
工序(d)，在开始蚀刻所述铝膜时将所述压力控制阀的开度设定为所述第一开度值，来蚀刻所述铝膜；以及
工序(e)，在所述工序(d)中监视所述压力，在所述压力超过了预先决定的阈值的情况下，利用预先决定的变化量来将所述第一开度值变更为第二开度值，
其中，所述蚀刻方法包括工序(f)，在所述工序(f)中，在到所述铝膜的蚀刻结束为止的期间进行一次以上所述工序(e)。
2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，
在所述工序(d)中，所述压力是所述排气管内的位于所述压力控制阀的附近的压力，在所述压力控制阀的上游侧测量所述压力。
3.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其特征在于，
将含氯气体等离子体化来实施所述工序(b)的蚀刻以及所述工序(d)的蚀刻。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，
在所述工序(c)中，基于多个所述压力控制阀的开度的值来计算所述第一开度值，该多个所述压力控制阀的开度的值包括在所述工序(b)中最后采样得到的所述压力控制阀的开度的值。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，
在所述工序(d)中，在开始蚀刻所述铝膜时，将所述压力控制阀的开度设定为对所述第一开度值加上预先决定的偏移值而得到的值。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，
所述层叠膜在所述铝膜的下层具有第二钛膜，
所述蚀刻方法还包括工序(g)，所述工序(g)在所述工序(f)之后，一边追随所述处理室内或所述排气管内的压力的变化地对所述压力控制阀的开度进行自动控制，一边蚀刻所述第二钛膜。
7.根据权利要求6所述的蚀刻方法，其特征在于，
还包括工序(h)，在所述工序(h)中，测定所述处理室内的等离子体的发光强度，
基于所述等离子体的发光强度，来进行从所述工序(b)向所述工序(d)的蚀刻的切换、以及从所述工序(d)向所述工序(g)的蚀刻的切换。
8.一种基板处理装置，具有：处理室，在该处理室供配置基板；排气装置，其经由压力控制阀并通过排气管来与所述处理室连接；压力计，其用于测定所述处理室内或所述排气管内的压力；以及控制部，所述基板处理装置的特征在于，
所述控制部控制以下工序：
工序(a)，将形成有层叠膜的基板配置在所述处理室内，该层叠膜具有第一钛膜和位于所述第一钛膜的下层的铝膜；
工序(b)，一边追随由所述压力计测定出的所述处理室内或所述排气管内的压力的变化地对所述压力控制阀的开度进行自动控制，一边借助由有机材料构成的掩模来蚀刻所述第一钛膜；
工序(c)，根据在所述工序(b)中采样得到的所述压力控制阀的开度的值来计算第一开度值；
工序(d)，在开始蚀刻所述铝膜时将所述压力控制阀的开度设定为所述第一开度值，来蚀刻所述铝膜；
工序(e)，在所述工序(d)中监视所述压力，在所述压力超过了预先决定的阈值的情况下，利用预先决定的变化量来将所述第一开度值变更为第二开度值，
所述控制部还控制工序(f)，使得在所述工序(f)中，在到所述铝膜的蚀刻结束为止的期间进行一次以上所述工序(e)。
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