JP2021197378A - Etching method and substrate processing device - Google Patents

Etching method and substrate processing device Download PDF

Info

Publication number
JP2021197378A
JP2021197378A JP2020100202A JP2020100202A JP2021197378A JP 2021197378 A JP2021197378 A JP 2021197378A JP 2020100202 A JP2020100202 A JP 2020100202A JP 2020100202 A JP2020100202 A JP 2020100202A JP 2021197378 A JP2021197378 A JP 2021197378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
pressure
film
value
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020100202A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康史 宇津木
Yasufumi Utsugi
務 里吉
Tsutomu Satoyoshi
秀和 大澤
Hidekazu Osawa
悠 依田
Hisashi Yoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2020100202A priority Critical patent/JP2021197378A/en
Priority to KR1020210068922A priority patent/KR102607077B1/en
Priority to TW110119607A priority patent/TW202213498A/en
Priority to CN202110613525.2A priority patent/CN113782412A/en
Publication of JP2021197378A publication Critical patent/JP2021197378A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816Pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Abstract

To provide an etching method and a substrate processing device that stably control the pressure in a processing chamber.SOLUTION: An etching method includes a step of arranging a substrate on which a laminated film having a first titanium film and an underlying aluminum film is formed, a step of etching the first titanium film while automatically controlling the opening degree of a pressure control valve, a step of calculating a first opening degree value from an opening degree value of the pressure control valve sampled in the step of etching the titanium film, a step of setting the opening degree of the pressure control valve to the first opening degree value at the start of etching of the aluminum film and etching the aluminum film, a step of monitoring the pressure in the step of etching the aluminum film, and changing the first opening degree value to the second opening degree value by a predetermined amount of change when the pressure exceeds a threshold value, and a step of performing changing to the second opening degree value once or more until the etching of the aluminum film is completed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、エッチング方法及び基板処理装置に関する。 The present disclosure relates to an etching method and a substrate processing apparatus.

例えば、特許文献1は、上層のチタン膜、アルミニウム膜、及び下層のチタン膜の積層膜を有し、その上にパターン化されたフォトレジスト層が形成された基板を搬入し、前記積層膜をプラズマエッチングすることを提案している。特許文献1では、圧力制御バルブの自動制御により処理室内を所定の真空度に調整し、処理ガスとして塩素含有ガスを含むエッチングガスを処理室内へ供給し、処理ガスをプラズマ化して積層膜をプラズマエッチングする。 For example, Patent Document 1 carries in a substrate having a laminated film of a titanium film, an aluminum film, and a lower layer of a titanium film on which a patterned photoresist layer is formed, and uses the laminated film. We are proposing plasma etching. In Patent Document 1, the processing chamber is adjusted to a predetermined degree of vacuum by automatic control of a pressure control valve, an etching gas containing a chlorine-containing gas is supplied to the processing chamber as the processing gas, the processing gas is turned into plasma, and the laminated film is plasma. Etch.

特開2018−41890号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-41890

本開示は、処理室内の圧力を安定して制御することができるエッチング方法及び基板処理装置を提供する。 The present disclosure provides an etching method and a substrate processing apparatus capable of stably controlling the pressure in the processing chamber.

本開示の一の態様によれば、(a)第1のチタン膜と前記第1のチタン膜の下層のアルミニウム膜とを有する積層膜が形成された基板を処理室内に配置する工程と、(b)圧力制御バルブを介して排気管により排気装置に接続された前記処理室内又は前記排気管内の圧力の変化に追随して前記圧力制御バルブの開度を自動制御しながら、有機材料から成るマスクを介して前記第1のチタン膜をエッチングする工程と、(c)前記(b)においてサンプリングされた前記圧力制御バルブの開度の値から第1の開度値を算出する工程と、(d)前記アルミニウム膜のエッチングの開始時に前記圧力制御バルブの開度を前記第1の開度値に設定し、前記アルミニウム膜をエッチングする工程と、(e)前記(d)において前記圧力を監視し、前記圧力が予め定められた閾値を超えた場合に、前記第1の開度値を予め定められた変化量により第2の開度値に変更する工程と、を有し、(f)前記アルミニウム膜のエッチングが終了するまでの間、前記(e)を1回以上行う、エッチング方法が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, (a) a step of arranging a substrate on which a laminated film having a first titanium film and an aluminum film under the first titanium film is formed in a processing chamber, (a). b) A mask made of an organic material while automatically controlling the opening degree of the pressure control valve according to a change in pressure in the processing chamber or the exhaust pipe connected to the exhaust device by an exhaust pipe via a pressure control valve. The step of etching the first titanium film via the above, (c) the step of calculating the first opening value from the opening value of the pressure control valve sampled in (b), and (d). ) The step of setting the opening degree of the pressure control valve to the first opening value at the start of etching of the aluminum film and etching the aluminum film, and (e) monitoring the pressure in the above (d). (F) The step of changing the first opening value to a second opening value by a predetermined change amount when the pressure exceeds a predetermined threshold. An etching method is provided in which the above (e) is performed one or more times until the etching of the aluminum film is completed.

一の側面によれば、処理室内の圧力を安定して制御することができる。 According to one aspect, the pressure in the processing chamber can be stably controlled.

実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows an example of the substrate processing apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧力制御バルブの制御と圧力の振動の一例を参考例と比較して示す図である。It is a figure which shows an example of the control of a pressure control valve and the vibration of pressure which concerns on embodiment in comparison with a reference example. 実施形態に係る圧力計の配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the arrangement of the pressure gauge which concerns on embodiment. 実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the etching method which concerns on embodiment. 実施形態に係るEPD制御を参考例の時間制御と比較して示す図である。It is a figure which shows the EPD control which concerns on embodiment in comparison with the time control of a reference example. 実施形態に係るエッチング方法が適用される他の膜構造を示す図である。It is a figure which shows the other film structure to which the etching method which concerns on embodiment is applied.

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted.

[基板処理装置]
はじめに、図1を参照して、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例について説明する。図1は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図である。
[Board processing equipment]
First, an example of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus according to an embodiment.

基板処理装置100は、FPD用の平面視矩形の基板(以下、単に「基板」という)Gに対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ(Inductive Coupled Plasma: ICP)処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いた成膜処理等が含まれる。FPDとしては、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display: LCD)が例示される。エレクトロルミネセンス(Electro Luminescence: EL)、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel;PDP)等であってもよい。基板Gは、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、FPD用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化している。基板処理装置100によって処理される基板Gの平面寸法は、例えば、第6世代の約1500mm×1800mm程度の寸法から、第10.5世代の3000mm×3400mm程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Gの厚みは0.2mm乃至数mm程度である。 The substrate processing apparatus 100 is an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus that executes various substrate processing methods on a rectangular substrate (hereinafter, simply referred to as “substrate”) G for FPD. be. As the material of the substrate, glass is mainly used, and depending on the application, a transparent synthetic resin or the like may be used. Here, the substrate treatment includes an etching treatment, a film forming treatment using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the like. An example of the FPD is a liquid crystal display (LCD). It may be Electro Luminescence (EL), Plasma Display Panel (PDP), or the like. The substrate G includes a support substrate as well as a form in which a circuit is patterned on the surface thereof. In addition, the plane dimensions of the FPD substrate are increasing in scale with the passage of generations. The planar dimensions of the substrate G processed by the substrate processing apparatus 100 include, for example, from the dimensions of about 1500 mm × 1800 mm of the 6th generation to the dimensions of about 3000 mm × 3400 mm of the 10.5 generation. Further, the thickness of the substrate G is about 0.2 mm to several mm.

基板処理装置100は、直方体状の箱型の処理容器10と、処理容器10内に配設されて基板Gが載置される平面視矩形の外形の基板載置台60と、制御部90とを有する。処理容器10は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台60も円形もしくは楕円形となり、基板載置台60に載置される基板Gも円形等になる。 The substrate processing apparatus 100 includes a rectangular parallelepiped box-shaped processing container 10, a substrate mounting table 60 having a rectangular outer shape arranged in the processing container 10 on which the substrate G is placed, and a control unit 90. Have. The processing container 10 may have a cylindrical box shape, an elliptical tubular box shape, or the like. In this form, the substrate mounting table 60 is also circular or elliptical, and is mounted on the substrate mounting table 60. The substrate G is also circular or the like.

処理容器10は誘電体板11により上下2つの空間に区画されており、上側空間であるアンテナ室は上チャンバ12により形成され、下方空間である処理室Sは下チャンバ13により形成される。処理容器10はアルミニウム等の金属により形成されており、誘電体板11はアルミナ(Al)等のセラミックスや石英により形成されている。 The processing container 10 is divided into two upper and lower spaces by a dielectric plate 11, an antenna chamber which is an upper space is formed by an upper chamber 12, and a processing chamber S which is a lower space is formed by a lower chamber 13. The processing container 10 is made of a metal such as aluminum, and the dielectric plate 11 is made of ceramics such as alumina (Al 2 O 3) or quartz.

処理容器10において、下チャンバ13と上チャンバ12の境界となる位置には矩形環状の支持枠14が処理容器10の内側に突設するようにして配設されており、支持枠14に誘電体板11が載置されている。処理容器10は、接地線13eにより接地されている。 In the processing container 10, a rectangular annular support frame 14 is arranged so as to project inside the processing container 10 at a position at the boundary between the lower chamber 13 and the upper chamber 12, and a dielectric material is provided on the support frame 14. The plate 11 is placed. The processing container 10 is grounded by the ground wire 13e.

下チャンバ13の側壁13aには、下チャンバ13に対して基板Gを搬出入するための搬出入口13bが開設されており、搬出入口13bはゲートバルブ20により開閉自在となっている。下チャンバ13には搬送機構を内包する搬送室(いずれも図示せず)が隣接しており、ゲートバルブ20を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口13bを介して基板Gの搬出入が行われる。 The side wall 13a of the lower chamber 13 is provided with a carry-in / out port 13b for carrying in / out the substrate G to / from the lower chamber 13, and the carry-in / out port 13b can be opened and closed by a gate valve 20. A transfer chamber containing a transfer mechanism (neither is shown) is adjacent to the lower chamber 13, and the gate valve 20 is controlled to open and close, and the transfer mechanism carries in and out the substrate G via the carry-in / out port 13b. Will be.

また、下チャンバ13の側壁13aには、間隔を置いて複数の開口13cが開設されており、それぞれの開口13cの外側には、開口13cを塞ぐようにして石英製の観測窓25が取り付けられている。観測窓25の外側には、光ファイバを介して発光分光分析装置55が取り付けられている。発光分光分析装置55は、観測窓25を介して処理室S内のプラズマの発光を受信し、その強度を測定する。発光分光分析装置55によるプラズマの発光強度のモニター情報が制御部90に送信されるようになっている。発光分光分析装置55は、複数の開口13cのうち必要な開口13cの観測窓25に取り付けられていればよい。 Further, a plurality of openings 13c are opened at intervals on the side wall 13a of the lower chamber 13, and a quartz observation window 25 is attached to the outside of each opening 13c so as to close the opening 13c. ing. An emission spectroscopic analyzer 55 is attached to the outside of the observation window 25 via an optical fiber. The emission spectroscopic analyzer 55 receives the emission of plasma in the processing chamber S through the observation window 25 and measures the intensity thereof. The monitor information of the emission intensity of the plasma by the emission spectroscopic analyzer 55 is transmitted to the control unit 90. The emission spectroscopic analyzer 55 may be attached to the observation window 25 of the required opening 13c among the plurality of openings 13c.

また、下チャンバ13の有する底板13dには複数の排気口13fが開設されている。排気口13fにはガス排気管51が接続され、ガス排気管51は圧力制御バルブ52を介して排気装置53に接続されている。ガス排気管51、圧力制御バルブ52及び排気装置53により、ガス排気部50が形成される。排気装置53はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバ13内を所定の真空度まで真空引き自在となっている。圧力制御バルブ52の近傍であって圧力制御バルブ52の上流側(下チャンバ13側)には、圧力計(CM)54が設置されている。圧力制御バルブ52の上流のガス排気管51内の圧力値が圧力計(CM)54により測定され、制御部90に送信されるようになっている。制御部90は、測定された圧力値に基づき圧力制御バルブ52の開度を制御する。 Further, a plurality of exhaust ports 13f are provided in the bottom plate 13d of the lower chamber 13. A gas exhaust pipe 51 is connected to the exhaust port 13f, and the gas exhaust pipe 51 is connected to the exhaust device 53 via a pressure control valve 52. The gas exhaust section 50 is formed by the gas exhaust pipe 51, the pressure control valve 52, and the exhaust device 53. The exhaust device 53 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can evacuate the inside of the lower chamber 13 to a predetermined degree of vacuum during the process. A pressure gauge (CM) 54 is installed in the vicinity of the pressure control valve 52 on the upstream side (lower chamber 13 side) of the pressure control valve 52. The pressure value in the gas exhaust pipe 51 upstream of the pressure control valve 52 is measured by the pressure gauge (CM) 54 and transmitted to the control unit 90. The control unit 90 controls the opening degree of the pressure control valve 52 based on the measured pressure value.

誘電体板11の下面において、誘電体板11を支持するための支持梁が設けられており、支持梁はシャワーヘッド30を兼ねている。シャワーヘッド30は、アルミニウム等の金属により形成されており、陽極酸化による表面処理が施されていてよい。シャワーヘッド30内には、水平方向に延設するガス流路31が形成されている。ガス流路31には、下方に延設してシャワーヘッド30の下方にある処理室Sに臨むガス吐出孔32が連通している。 A support beam for supporting the dielectric plate 11 is provided on the lower surface of the dielectric plate 11, and the support beam also serves as a shower head 30. The shower head 30 is made of a metal such as aluminum, and may be surface-treated by anodizing. A gas flow path 31 extending in the horizontal direction is formed in the shower head 30. A gas discharge hole 32 that extends downward and faces the processing chamber S below the shower head 30 communicates with the gas flow path 31.

誘電体板11の上面にはガス流路31に連通するガス導入管45が接続されている。ガス導入管45は上チャンバ12の天井12aに開設されている供給口12bを気密に貫通し、ガス導入管45と気密に結合されたガス供給管41を介して処理ガス供給源44に接続されている。ガス供給管41の途中位置には開閉バルブ42とマスフローコントローラのような流量制御器43が介在している。ガス導入管45、ガス供給管41、開閉バルブ42、流量制御器43及び処理ガス供給源44により、処理ガス供給部40が形成される。処理ガス供給部40から供給される処理ガスがガス供給管41及びガス導入管45を介してシャワーヘッド30に供給され、ガス流路31及びガス吐出孔32を介して処理室Sに吐出される。 A gas introduction pipe 45 communicating with the gas flow path 31 is connected to the upper surface of the dielectric plate 11. The gas introduction pipe 45 airtightly penetrates the supply port 12b provided in the ceiling 12a of the upper chamber 12 and is connected to the processing gas supply source 44 via the gas supply pipe 41 airtightly coupled to the gas introduction pipe 45. ing. An on-off valve 42 and a flow rate controller 43 such as a mass flow controller are interposed in the middle of the gas supply pipe 41. The processing gas supply unit 40 is formed by the gas introduction pipe 45, the gas supply pipe 41, the on-off valve 42, the flow rate controller 43, and the processing gas supply source 44. The processing gas supplied from the processing gas supply unit 40 is supplied to the shower head 30 via the gas supply pipe 41 and the gas introduction pipe 45, and is discharged to the processing chamber S through the gas flow path 31 and the gas discharge hole 32. ..

アンテナ室を形成する上チャンバ12内には、高周波アンテナ15が配設されている。高周波アンテナ15は、銅等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線15aを、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線15aを多重に配設してもよい。 A high frequency antenna 15 is arranged in the upper chamber 12 forming the antenna chamber. The high frequency antenna 15 is formed by winding an antenna wire 15a formed of a good conductive metal such as copper in an annular shape or a spiral shape. For example, the annular antenna wires 15a may be arranged in multiple layers.

アンテナ線15aの端子には上チャンバ12の上方に延設する給電部材16が接続されており、給電部材16の上端には給電線17が接続され、給電線17はインピーダンス整合を行う整合器18を介して高周波電源19に接続されている。高周波アンテナ15に対して高周波電源19から例えば10MHz〜15MHzの高周波電力が印加されることにより、下チャンバ13内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワーヘッド30から処理室Sに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Gに提供される。高周波電源19はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台60に接続されている高周波電源73は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台60に接続してイオンエネルギの制御を行う。これにより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源19から出力される高周波電力の周波数は、0.1乃至500MHzの範囲内で設定されるのが好ましい。 A feeder 16 extending above the upper chamber 12 is connected to the terminal of the antenna wire 15a, a feeder line 17 is connected to the upper end of the feeder member 16, and the feeder line 17 is a matching device 18 that performs impedance matching. It is connected to the high frequency power supply 19 via. By applying high frequency power of, for example, 10 MHz to 15 MHz from the high frequency power supply 19 to the high frequency antenna 15, an induced electric field is formed in the lower chamber 13. By this induced electric field, the processing gas supplied from the shower head 30 to the processing chamber S is turned into plasma to generate inductively coupled plasma, and the ions in the plasma are provided to the substrate G. The high-frequency power supply 19 is a source source for plasma generation, and the high-frequency power supply 73 connected to the substrate mounting table 60 is a bias source that attracts the generated ions and imparts kinetic energy. In this way, plasma is generated from the ion source source by inductive coupling, and a bias source, which is a separate power source, is connected to the substrate mounting table 60 to control the ion energy. As a result, plasma generation and ion energy control are performed independently, and the degree of freedom of the process can be increased. The frequency of the high frequency power output from the high frequency power supply 19 is preferably set in the range of 0.1 to 500 MHz.

基板載置台60は、基材63と、基材63の上面63aに形成されている静電チャック66とを有する。基材63の平面視形状は矩形であり、基板載置台60に載置される基板Gと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは1800mm乃至3400mm程度であり、短辺の長さは約1500mm乃至3000mm程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、基材63の厚みは、例えば50mm乃至100mm程度となり得る。基材63は、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等により形成される。基材63には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路62aが設けられている。なお、温調媒体流路62aは、例えば静電チャック66に設けられてもよい。また、基材63は、図示例のように一部材による単体でなく、二部材の積層体に形成されてもよい。 The substrate mounting table 60 has a base material 63 and an electrostatic chuck 66 formed on the upper surface 63a of the base material 63. The plan view shape of the base material 63 is rectangular, has a plane dimension similar to that of the substrate G mounted on the substrate mounting table 60, has a long side length of about 1800 mm to 3400 mm, and has a short side length. The size can be set to about 1500 mm to 3000 mm. With respect to this plane dimension, the thickness of the base material 63 can be, for example, about 50 mm to 100 mm. The base material 63 is formed of stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, or the like. The base material 63 is provided with a meandering temperature control medium flow path 62a so as to cover the entire area of the rectangular plane. The temperature control medium flow path 62a may be provided in, for example, an electrostatic chuck 66. Further, the base material 63 may be formed in a laminated body of two members instead of a single member as shown in the illustrated example.

温調媒体流路62aの両端には、温調媒体流路62aに対して温調媒体が供給される送り配管62bと、温調媒体流路62aを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管62cとが連通している。送り配管62bと戻り配管62cにはそれぞれ、送り流路82と戻り流路83が連通しており、送り流路82と戻り流路83はチラー81に連通している。チラー81は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する(いずれも図示せず)。なお、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン(登録商標)やフロリナート(登録商標)等が適用される。図示例の温調形態は、基材63に温調媒体を流通させる形態であるが、基材63がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。また、ヒータの代わりに、高温の温調媒体を流通させることにより加熱を伴う温調を行ってもよい。なお、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、基材63に温調媒体流路62aが形成されているが、例えば静電チャック66が温調媒体流路を有していてもよい。 At both ends of the temperature control medium flow path 62a, a feed pipe 62b in which the temperature control medium is supplied to the temperature control medium flow path 62a and a temperature control medium that has been heated through the temperature control medium flow path 62a are provided. It communicates with the discharged return pipe 62c. The feed pipe 62b and the return pipe 62c communicate with the feed flow path 82 and the return flow path 83, respectively, and the feed flow path 82 and the return flow path 83 communicate with the chiller 81, respectively. The chiller 81 has a main body that controls the temperature and discharge flow rate of the temperature control medium, and a pump that pumps the temperature control medium (neither is shown). A refrigerant is applied as the temperature control medium, and Galden (registered trademark), Fluorinert (registered trademark), and the like are applied to this refrigerant. The temperature control form of the illustrated example is a form in which the temperature control medium is circulated through the base material 63, but the base material 63 may have a built-in heater or the like and the temperature control may be performed by the heater, or the temperature control medium may be used. The temperature may be controlled by both heaters. Further, instead of the heater, the temperature control accompanied by heating may be performed by circulating a high temperature temperature control medium. The heater, which is a resistor, is formed of tungsten, molybdenum, or a compound of any one of these metals and alumina, titanium, or the like. Further, in the illustrated example, the temperature control medium flow path 62a is formed on the base material 63, but for example, the electrostatic chuck 66 may have the temperature control medium flow path.

下チャンバ13の底板13dの上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座68が固定されており、台座68の段部の上に基板載置台60が載置される。 A box-shaped pedestal 68 formed of an insulating material and having a step portion inside is fixed on the bottom plate 13d of the lower chamber 13, and a substrate mounting pedestal 60 is placed on the step portion of the pedestal 68. To.

基材63の上面には、基板Gが直接載置される静電チャック66が形成されている。静電チャック66は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層64と、セラミックス層64の内部に埋設されていて静電吸着機能を有する導電層65(電極)とを有する。導電層65は、給電線74を介して直流電源75に接続されている。制御部90により、給電線74に介在するスイッチ(図示せず)がオンされると、直流電源75から導電層65に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Gが静電チャック66の上面に静電吸着され、基材63の上面に載置された状態で保持される。このように、基板載置台60は、基板Gを載置する下部電極を形成する。 An electrostatic chuck 66 on which the substrate G is directly placed is formed on the upper surface of the base material 63. The electrostatic chuck 66 includes a ceramic layer 64, which is a dielectric film formed by spraying ceramics such as alumina, and a conductive layer 65 (electrode) embedded inside the ceramic layer 64 and having an electrostatic adsorption function. Has. The conductive layer 65 is connected to the DC power supply 75 via the feeder line 74. When a switch (not shown) interposed in the feeder line 74 is turned on by the control unit 90, a DC voltage is applied from the DC power supply 75 to the conductive layer 65 to generate a Coulomb force. Due to this Coulomb force, the substrate G is electrostatically adsorbed on the upper surface of the electrostatic chuck 66, and is held in a state of being placed on the upper surface of the base material 63. In this way, the substrate mounting table 60 forms a lower electrode on which the substrate G is placed.

基材63には熱電対等の温度センサが配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部90に随時送信される。制御部90は、送信された温度のモニター情報に基づいて、基材63及び基板Gの温調制御を実行する。より具体的には、制御部90により、チラー81から送り流路82に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路62aに循環されることにより、基板載置台60の温調制御が実行される。なお、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック66に配設されてもよい。 A temperature sensor such as a thermoelectric pair is arranged on the base material 63, and the monitor information by the temperature sensor is transmitted to the control unit 90 at any time. The control unit 90 executes temperature control control of the base material 63 and the substrate G based on the transmitted temperature monitor information. More specifically, the control unit 90 adjusts the temperature and flow rate of the temperature control medium supplied from the chiller 81 to the feed flow path 82. Then, the temperature control medium whose temperature is adjusted and the flow rate is adjusted is circulated in the temperature control medium flow path 62a, so that the temperature control of the substrate mounting table 60 is executed. The temperature sensor such as a thermoelectric pair may be arranged on the electrostatic chuck 66, for example.

静電チャック66の外周であって台座68の上面には、矩形枠状のフォーカスリング69が載置され、フォーカスリング69の上面の方が静電チャック66の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング69は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。 A rectangular frame-shaped focus ring 69 is placed on the outer periphery of the electrostatic chuck 66 and on the upper surface of the pedestal 68, and the upper surface of the focus ring 69 is set to be lower than the upper surface of the electrostatic chuck 66. There is. The focus ring 69 is formed of ceramics such as alumina or quartz.

基材63の下面には、給電部材70が接続されている。給電部材70の下端には給電線71が接続されており、給電線71はインピーダンス整合を行う整合器72を介してバイアス源である高周波電源73に接続されている。基板載置台60に対して高周波電源73から例えば2MHz〜6MHzの高周波電力が印加されることにより、プラズマ発生用のソース源である高周波電源19にて生成されたイオンを基板Gに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。 A feeding member 70 is connected to the lower surface of the base material 63. A feeder line 71 is connected to the lower end of the feeder member 70, and the feeder line 71 is connected to a high frequency power supply 73 which is a bias source via a matching box 72 that performs impedance matching. By applying high-frequency power of, for example, 2 MHz to 6 MHz from the high-frequency power supply 73 to the substrate mounting table 60, ions generated by the high-frequency power supply 19 which is a source source for plasma generation can be attracted to the substrate G. .. Therefore, in the plasma etching process, both the etching rate and the etching selectivity can be increased.

制御部90は、基板処理装置100の各構成部、例えば、チラー81、高周波電源19,73、処理ガス供給部40、圧力計(CM)54が測定した圧力のモニター情報に基づくガス排気部50等の動作を制御する。制御部90は、CPU(Central Processing Unit)及びROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを有する。CPUは、メモリの記憶領域に格納されたレシピ(プロセスレシピ)に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する基板処理装置100の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器10内の圧力、処理容器10内の温度や基材63の温度、プロセス時間等が含まれる。 The control unit 90 is a gas exhaust unit 50 based on pressure monitor information measured by each component of the substrate processing device 100, for example, a chiller 81, a high frequency power supply 19, 73, a processing gas supply unit 40, and a pressure gauge (CM) 54. Etc. are controlled. The control unit 90 has a memory such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). The CPU executes a predetermined process according to a recipe (process recipe) stored in the storage area of the memory. In the recipe, control information of the substrate processing apparatus 100 for the process conditions is set. The control information includes, for example, the gas flow rate, the pressure in the processing container 10, the temperature in the processing container 10, the temperature of the base material 63, the process time, and the like.

レシピ及び制御部90が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、CD−ROM、DVD、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部90にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部90はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、基板処理装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。 The recipe and the program applied by the control unit 90 may be stored in, for example, a hard disk, a compact disk, a magneto-optical disk, or the like. Further, the recipe or the like may be set in the control unit 90 in a state of being housed in a storage medium that can be read by a portable computer such as a CD-ROM, a DVD, or a memory card, and may be read out. The control unit 90 also has a user interface such as an input device such as a keyboard or mouse for inputting commands, a display device such as a display that visualizes and displays the operating status of the board processing device 100, and an output device such as a printer. Have.

[エッチング方法]
以下では、本実施形態に係るエッチング方法について参考例1、2に係るエッチング方法と比較しながら説明する。図2(a)は参考例1に係るエッチング方法を示し、図2(b)は参考例2に係るエッチング方法を示し、図2(c)は本実施形態に係るエッチング方法を示す。参考例1、2及び本実施形態のエッチング対象膜は、いずれも同じ膜構成を有し、上層Ti膜、下層Ti膜の間にAl膜を挟んだ積層膜を有する基板Gを、有機材料のフォトレジスト膜から成るマスクを介してエッチングした。なお、上層Ti膜は第1のチタン膜に相当し、下層Ti膜は第2のチタン膜に相当する。Al膜は、Al単体であってもよいし、Al−Si等のAl合金であってもよい。なお、エッチング対象膜は、上記3層構造に限られず、例えば上層Ti膜とその下層のAl膜の2層の上に有機材料から成るマスクが形成された構造であってもよいし、Al膜上に有機材料から成るマスクが形成された構造であってもよい。
[Etching method]
Hereinafter, the etching method according to the present embodiment will be described while comparing with the etching methods according to Reference Examples 1 and 2. 2A shows an etching method according to Reference Example 1, FIG. 2B shows an etching method according to Reference Example 2, and FIG. 2C shows an etching method according to the present embodiment. Reference Examples 1 and 2 and the etching target film of the present embodiment both have the same film structure, and a substrate G having a laminated film in which an Al film is sandwiched between an upper Ti film and a lower Ti film is made of an organic material. Etched through a mask made of a photoresist film. The upper Ti film corresponds to the first titanium film, and the lower Ti film corresponds to the second titanium film. The Al film may be a simple substance of Al or an Al alloy such as Al—Si. The etching target film is not limited to the above three-layer structure, and may be, for example, a structure in which a mask made of an organic material is formed on two layers of an upper Ti film and an lower Al film, or an Al film. It may have a structure in which a mask made of an organic material is formed on the mask.

また、本実施形態及び参考例1、2のプロセス条件は同一であり、塩素含有ガスを含むエッチングガスを下チャンバ13内へ供給した。エッチングガスとしては塩素含有ガスに加えてArガスやNガス等の不活性ガスを供給してもよい。エッチングガス中の主に塩素含有ガスのプラズマにより、上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜の積層膜のエッチングが行われる。 Further, the process conditions of the present embodiment and Reference Examples 1 and 2 were the same, and an etching gas containing a chlorine-containing gas was supplied into the lower chamber 13. It may be supplied with an inert gas such as Ar gas or N 2 gas in addition to chlorine-containing gas as the etching gas. The laminated film of the upper Ti film, the Al film and the lower Ti film is etched by the plasma of the chlorine-containing gas in the etching gas.

本実施形態及び参考例1、2では、上層Ti膜及び下層Ti膜用の塩素含有ガスを含むエッチングガスと、Al膜用の塩素含有ガスを含むエッチングガスとは同一であり、塩素含有ガスとしてBClガス及びClガスを用いた。しかし、これに限られず、上層Ti膜及び下層Ti膜用のエッチングガスと、Al膜用のエッチングガスとは塩素含有ガスを含んでいれば、一部又は全部が異なっていてもよい。 In the present embodiment and Reference Examples 1 and 2, the etching gas containing chlorine-containing gas for the upper Ti film and the lower Ti film and the etching gas containing chlorine-containing gas for the Al film are the same, and are used as the chlorine-containing gas. BCl 3 gas and Cl 2 gas were used. However, the present invention is not limited to this, and the etching gas for the upper Ti film and the lower Ti film and the etching gas for the Al film may be partially or completely different as long as they contain a chlorine-containing gas.

本実施形態及び参考例1、2におけるそれぞれのエッチングの結果について説明する。図2の各グラフの横軸は、時間(秒)を示し、縦軸の右側は圧力計が測定した圧力値を示し、縦軸の左側はAPCポジション(APC Position)を示す。APCポジションは、圧力制御バルブ52の弁体の位置(角度)であり、回転角度/1000(=圧力制御バルブ52に取り付けられたエンコーダ値/1000)で示される。 The results of each etching in this embodiment and Reference Examples 1 and 2 will be described. The horizontal axis of each graph in FIG. 2 indicates time (seconds), the right side of the vertical axis indicates the pressure value measured by the pressure gauge, and the left side of the vertical axis indicates the APC position. The APC position is the position (angle) of the valve body of the pressure control valve 52, and is indicated by the rotation angle / 1000 (= encoder value / 1000 attached to the pressure control valve 52).

参考例1で使用した圧力計は、本実施形態及び参考例2で使用した圧力計と異なる位置に配置されている。参考例1では、図3に示す下チャンバ13の有する底板13dに設けられたCM用ポートに配置された圧力計(CM2)151を用いて処理室Sの圧力を測定した。そして、上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜をエッチングしている間、圧力計(CM2)151が測定した処理室Sの圧力値に基づき圧力制御バルブ52の開度を自動制御した。なお、圧力計(CM2)151に替えて圧力計(CM1)150が測定した処理室Sの圧力値に基づき圧力制御バルブ52の開度を自動制御してもよい。 The pressure gauge used in Reference Example 1 is arranged at a position different from that of the pressure gauge used in the present embodiment and Reference Example 2. In Reference Example 1, the pressure in the processing chamber S was measured using a pressure gauge (CM2) 151 arranged in the CM port provided on the bottom plate 13d of the lower chamber 13 shown in FIG. Then, while the upper Ti film, the Al film, and the lower Ti film were etched, the opening degree of the pressure control valve 52 was automatically controlled based on the pressure value of the processing chamber S measured by the pressure gauge (CM2) 151. Instead of the pressure gauge (CM2) 151, the opening degree of the pressure control valve 52 may be automatically controlled based on the pressure value of the processing chamber S measured by the pressure gauge (CM1) 150.

図2(a)、(b)及び(c)の(1)は、エッチング対象膜が上層Ti膜からAl膜に切り替わるタイミングを示し、(2)は、エッチング対象膜がAl膜から下層Ti膜に切り替わるタイミングを示す。 (1) of FIGS. 2 (a), (b) and (c) shows the timing at which the etching target film switches from the upper Ti film to the Al film, and (2) shows the timing at which the etching target film changes from the Al film to the lower Ti film. Indicates the timing of switching to.

参考例1のエッチング結果を示す図2(a)では、A1に示すAPCポジションは、Al膜をエッチングしている間振動し、ハンチングが生じた。その理由は、圧力制御バルブ52の駆動速度に機械的限界があるために、圧力計(CM2)151が測定した処理室S内の圧力値の変化に圧力制御バルブ52の弁体の駆動が追従できなかったためである。更に、圧力制御バルブ52の駆動遅延が圧力値P1の振動幅ΔP1を助長する結果となり、Al膜をエッチングしている間に圧力計(CM2)151が測定した圧力値P1の振動幅ΔP1は2.8mT(約0.373Pa)になった。また、圧力計(CM2)151の位置と圧力制御バルブ52の位置が離れているため、圧力計(CM2)151で測定した圧力変化が圧力制御バルブ52の位置での圧力に反映されるまでに遅れが生じることも弁体の駆動が追従できないことの一因となっている。このようにしてAl膜のエッチング工程において発生した圧力制御バルブ52のハンチングによりパーティクルが発生し、不良が生じた。 In FIG. 2A showing the etching result of Reference Example 1, the APC position shown in A1 vibrates while etching the Al film, and hunting occurs. The reason is that the drive speed of the pressure control valve 52 has a mechanical limit, so that the drive of the valve body of the pressure control valve 52 follows the change in the pressure value in the processing chamber S measured by the pressure gauge (CM2) 151. Because I couldn't do it. Further, the drive delay of the pressure control valve 52 promotes the vibration width ΔP1 of the pressure value P1, and the vibration width ΔP1 of the pressure value P1 measured by the pressure gauge (CM2) 151 while etching the Al film is 2. It became 8.8 mT (about 0.373 Pa). Further, since the position of the pressure gauge (CM2) 151 and the position of the pressure control valve 52 are separated, the pressure change measured by the pressure gauge (CM2) 151 is reflected in the pressure at the position of the pressure control valve 52. The delay also contributes to the inability of the valve body drive to follow. In this way, particles were generated by the hunting of the pressure control valve 52 generated in the etching process of the Al film, and a defect occurred.

参考例2では、図3に示す圧力計(CM)54を用いて圧力制御バルブ52の上流のガス排気管51内の圧力を測定した。そして、上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜をエッチングしている間、圧力計(CM)54が測定したガス排気管51の圧力値に基づき圧力制御バルブ52の開度を自動制御した。 In Reference Example 2, the pressure in the gas exhaust pipe 51 upstream of the pressure control valve 52 was measured using the pressure gauge (CM) 54 shown in FIG. Then, while the upper Ti film, the Al film, and the lower Ti film were etched, the opening degree of the pressure control valve 52 was automatically controlled based on the pressure value of the gas exhaust pipe 51 measured by the pressure gauge (CM) 54.

この結果、参考例2のエッチング結果を示す図2(b)では、A2に示すAPCポジションは、Al膜をエッチングしている間振動し、ハンチングが生じた。ただし、圧力制御バルブ52の制御を、処理室Sの圧力に替えて圧力制御バルブ52の近傍のガス排気管51内の圧力P2に基づき制御した。このため、参考例1で見られた位置が離間することによる圧力変化の伝達の遅延が解消されて圧力制御バルブ52の制御の応答性がよくなり、Al膜をエッチングしている間のガス排気管51内の圧力P2の振動幅ΔP2は1.1mT(約0.14Pa)となった。圧力計(CM)54の位置が処理室Sと遠ざかったことにより、処理室S内の圧力変化の影響を受けにくくなったことも改善の要因の一つである。 As a result, in FIG. 2B showing the etching result of Reference Example 2, the APC position shown in A2 vibrates while etching the Al film, and hunting occurs. However, the control of the pressure control valve 52 was controlled based on the pressure P2 in the gas exhaust pipe 51 in the vicinity of the pressure control valve 52 instead of the pressure of the processing chamber S. Therefore, the delay in transmission of the pressure change due to the separation of the positions seen in Reference Example 1 is eliminated, the control responsiveness of the pressure control valve 52 is improved, and the gas exhaust during etching of the Al film is performed. The vibration width ΔP2 of the pressure P2 in the pipe 51 was 1.1 mT (about 0.14 Pa). One of the factors for improvement is that the position of the pressure gauge (CM) 54 is moved away from the processing chamber S so that it is less susceptible to the influence of the pressure change in the processing chamber S.

そこで、本実施形態に係るエッチング方法では、参考例2と同様に図3に示す圧力計(CM)54を用いて圧力制御バルブ52の上流のガス排気管51内の圧力を測定した。そして、上層Ti膜及び下層Ti膜のエッチングではAPCポジションを自動制御するが、Al層のエッチングでは異なる制御を行うことにした。つまり、Al層のエッチング開始時、APCポジションを初期値に設定した。ただし、Al層をエッチングしている間、APCポジションを初期値に固定した状態では、処理室S内又はガス排気管51内の圧力変動にAPCポジションを追従させることができない。この結果、処理室S内の圧力が徐々に上昇し、基板Gに施されるエッチングの特性等のプロセス性能に影響を与える。 Therefore, in the etching method according to the present embodiment, the pressure in the gas exhaust pipe 51 upstream of the pressure control valve 52 was measured by using the pressure gauge (CM) 54 shown in FIG. 3 as in Reference Example 2. Then, the APC position is automatically controlled in the etching of the upper Ti film and the lower Ti film, but different control is performed in the etching of the Al layer. That is, at the start of etching the Al layer, the APC position was set to the initial value. However, in a state where the APC position is fixed to the initial value while the Al layer is being etched, the APC position cannot be made to follow the pressure fluctuation in the processing chamber S or the gas exhaust pipe 51. As a result, the pressure in the processing chamber S gradually increases, which affects the process performance such as the characteristics of etching applied to the substrate G.

これを回避するために、本実施形態に係るエッチング方法では、Al層をエッチングしている間、圧力計(CM)54が周期的にガス排気管51内の圧力を測定した。そして、測定した圧力が予め定められた閾値を超えた場合、APCポジションを現時点の開度から予め定められた変化量だけ開くように制御した。 In order to avoid this, in the etching method according to the present embodiment, the pressure gauge (CM) 54 periodically measures the pressure in the gas exhaust pipe 51 while the Al layer is etched. Then, when the measured pressure exceeds a predetermined threshold value, the APC position is controlled to open by a predetermined amount of change from the current opening degree.

つまり、APCポジションの初期値は、上層Ti膜のエッチング工程においてサンプリングされた圧力制御バルブ52の値から第1の開度値を算出し、Al膜のエッチングの開始時に圧力制御バルブ52の開度を第1の開度値に設定する。自動制御においては、通常、圧力の変化に応じて逐次APCポジションを変化させ開度を調整することにより常に圧力を一定に保つように動作するが、本実施形態においては基本的には圧力変化に応じず開度は固定である。そして、本実施形態では、予め定めた閾値を超えたときのみ、開度を調整するという点で通常的な自動制御とは異なる。 That is, for the initial value of the APC position, the first opening value is calculated from the value of the pressure control valve 52 sampled in the etching process of the upper Ti film, and the opening degree of the pressure control valve 52 at the start of etching of the Al film. Is set to the first opening value. In automatic control, normally, the APC position is sequentially changed according to the change in pressure to adjust the opening degree to operate so as to keep the pressure constant at all times, but in the present embodiment, the pressure is basically changed. The opening is fixed regardless. The present embodiment is different from the normal automatic control in that the opening degree is adjusted only when a predetermined threshold value is exceeded.

次に、Al膜のエッチング工程において、ガス排気管51内の圧力を監視し、圧力が予め定められた閾値を超えた場合に、第1の開度値を予め定められた変化量により第2の開度値に変更した。そして、Al膜のエッチングが終了するまでの間、圧力が予め定められた閾値を超える度に第2の開度値に変化量を加算して第2の開度値を変更する工程を1回以上行った。 Next, in the etching step of the Al film, the pressure in the gas exhaust pipe 51 is monitored, and when the pressure exceeds a predetermined threshold value, the first opening value is changed by a predetermined amount of change. It was changed to the opening value of. Then, until the etching of the Al film is completed, every time the pressure exceeds a predetermined threshold value, the change amount is added to the second opening value to change the second opening value once. I went above.

なお、本実施形態では、Al層のエッチングが進む程、圧力計(CM)54が測定する圧力値が高くなる場合を想定し、変化量を加算して第2の開度値を変更し、圧力が予め定められた閾値を超える度にAPCポジションを変化量だけ更に開くように制御した。しかし、これに限られず、Al層のエッチングが進む程、圧力計(CM)54が測定する圧力値が低くなる場合には、変化量を減算して第2の開度値を変更し、圧力が予め定められた閾値を下回る度にAPCポジションを変化量だけ更に閉じるように制御してもよい。 In this embodiment, assuming that the pressure value measured by the pressure gauge (CM) 54 increases as the etching of the Al layer progresses, the change amount is added to change the second opening value. Every time the pressure exceeded a predetermined threshold value, the APC position was controlled to be further opened by the amount of change. However, not limited to this, when the pressure value measured by the pressure gauge (CM) 54 becomes lower as the etching of the Al layer progresses, the change amount is subtracted to change the second opening value, and the pressure is changed. May be controlled so that the APC position is further closed by the amount of change each time the value falls below a predetermined threshold value.

この結果、図2(c)の本実施形態のエッチング結果に示すように、A3に示すAPCポジションは、Al膜をエッチングしている間、(1)のタイミングにおける初期値の開度である第1の開度値から段階的に徐々に開くように制御された。これにより、APCポジションのハンチングの発生を回避できた。これにより、Al膜をエッチングしている間のガス排気管51内の圧力P3の振動幅ΔP3を0.4mT(約0.0533Pa)に減らし、安定した圧力制御を行うことができた。 As a result, as shown in the etching result of this embodiment of FIG. 2C, the APC position shown in A3 is the opening of the initial value at the timing of (1) while the Al film is being etched. It was controlled to open gradually from the opening value of 1. As a result, it was possible to avoid the occurrence of hunting in the APC position. As a result, the vibration width ΔP3 of the pressure P3 in the gas exhaust pipe 51 while etching the Al film was reduced to 0.4 mT (about 0.0533 Pa), and stable pressure control could be performed.

なお、本実施形態では、上層Ti膜のエッチング工程においてサンプリングされた圧力制御バルブ52の最新のサンプリング値を含む複数のサンプリング値の平均値を第1の開度値として算出した。最新のサンプリング値を含む複数のサンプリング値は、連続したサンプリング値であることが望ましい。また、一つおき、或いは所定回数おきでサンプリングした値であってもよい。ただし、上層Ti膜のエッチング工程においてサンプリングされた圧力制御バルブ52の値のうち最新のサンプリング値を第1の開度値としてもよい。更に、APCポジションの初期値は、このようにして算出した第1の開度値に予め定められたパラメータであるオフセット値を加算した値にしてもよい。オフセット値は、本実施形態に係るエッチング方法により経験的に得られた値をパラメータとして予めメモリに記憶しておいてもよい。 In this embodiment, the average value of a plurality of sampling values including the latest sampling value of the pressure control valve 52 sampled in the etching step of the upper Ti film is calculated as the first opening value. It is desirable that the plurality of sampling values including the latest sampling value are continuous sampling values. Further, it may be a value sampled every other time or every predetermined number of times. However, the latest sampling value among the values of the pressure control valve 52 sampled in the etching step of the upper Ti film may be used as the first opening value. Further, the initial value of the APC position may be a value obtained by adding an offset value, which is a predetermined parameter, to the first opening value calculated in this way. As the offset value, a value empirically obtained by the etching method according to the present embodiment may be stored in a memory in advance as a parameter.

[エッチング処理]
以上に説明した本実施形態に係るエッチング方法を基板処理装置100にて実行する場合について、図4を参照しながら説明する。図4は、実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。図4に示すエッチング方法は、制御部90が、基板処理装置100の各部を制御することにより実行される。
[Etching process]
A case where the etching method according to the present embodiment described above is executed by the substrate processing apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an etching method according to an embodiment. The etching method shown in FIG. 4 is executed by the control unit 90 controlling each unit of the substrate processing apparatus 100.

図4のエッチング方法が開始されると、ゲートバルブ20を開き、搬出入口13bを介して上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜の積層膜を有する基板Gを搬入し、基板載置台60に配置する(ステップS1)。基板Gを搬入後、ゲートバルブ20は閉じられる。 When the etching method of FIG. 4 is started, the gate valve 20 is opened, and the substrate G having the laminated film of the upper layer Ti film, the Al film and the lower layer Ti film is carried in through the carry-in / out port 13b and arranged on the substrate mounting table 60. (Step S1). After carrying in the substrate G, the gate valve 20 is closed.

次に、塩素含有ガスを含むエッチングガスを下チャンバ13内へ供給し、高周波電源19から印加された高周波電力によりプラズマ化し、圧力制御バルブ52を自動制御しながら、上層Ti膜をエッチングする(ステップS2)。圧力制御バルブ52の自動制御は、圧力計(CM2)151又は圧力計(CM1)150が測定した処理室Sの圧力値に基づき行ってもよいし、圧力計(CM)54が測定したガス排気管51内の圧力値に基づき行ってもよい。この時、基板載置台60には高周波電源73から高周波電力が印加され、バイアスを発生させて基板Gに入射するイオンのエネルギを制御する。 Next, an etching gas containing a chlorine-containing gas is supplied into the lower chamber 13, plasma is generated by the high-frequency power applied from the high-frequency power source 19, and the upper Ti film is etched while the pressure control valve 52 is automatically controlled (step). S2). The automatic control of the pressure control valve 52 may be performed based on the pressure value of the processing chamber S measured by the pressure gauge (CM2) 151 or the pressure gauge (CM1) 150, or the gas exhaust measured by the pressure gauge (CM) 54. It may be performed based on the pressure value in the pipe 51. At this time, high-frequency power is applied to the substrate mounting table 60 from the high-frequency power supply 73 to generate a bias and control the energy of ions incident on the substrate G.

上層Ti膜をエッチングしている間、所与の周期で圧力制御バルブ52の開度をサンプリングし、そのサンプリング値をメモリに記憶する(ステップS3)。 While the upper Ti film is being etched, the opening degree of the pressure control valve 52 is sampled at a given cycle, and the sampled value is stored in the memory (step S3).

次に、発光分光分析装置55により処理室Sにて生成されたプラズマの発光強度を検出する。そして、プラズマの発光強度に基づきEPD(End Point Detection)制御により、上層Ti膜の終点を検出したかを判定する(ステップS4)。 Next, the emission intensity of the plasma generated in the processing chamber S is detected by the emission spectroscopic analyzer 55. Then, it is determined whether or not the end point of the upper Ti film is detected by EPD (End Point Detection) control based on the emission intensity of the plasma (step S4).

図5(c)の例では、横軸に時間(秒)を示し、縦軸の左側に波長が396nmのアルミニウムの発光強度を示し、縦軸の右側に波長が838nmの塩素の発光強度を示す。上層Ti膜のエッチングが進み、下地のAl膜の露出が進むと波長が396nmのアルミニウムの発光強度が高くなる。これを利用して、プラズマの発光強度から上層Ti膜のエッチングの終点を検出できる。具体的には、発光強度の変化量が閾値を下回ったことを以って終点に至ったと判断し、発光強度の変化を示す曲線(直線部分を含む)の傾き(微分量)により発光強度の変化量が示される。例えば、波長が396nmのアルミニウムの発光強度の変化の曲線の傾き(以下、「傾き」と称する)が予め設定された閾値以上の間、制御部90は、上層Ti膜の終点を検出していないと判定し、ステップS2に戻り、ステップS2〜S4の処理を繰り返す。これにより、上層Ti膜のエッチングを進める。 In the example of FIG. 5 (c), the horizontal axis shows time (seconds), the left side of the vertical axis shows the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm, and the right side of the vertical axis shows the emission intensity of chlorine having a wavelength of 838 nm. .. As the etching of the upper Ti film progresses and the exposure of the underlying Al film progresses, the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm increases. Utilizing this, the end point of etching of the upper Ti film can be detected from the emission intensity of plasma. Specifically, it is determined that the end point has been reached when the amount of change in emission intensity falls below the threshold value, and the slope (differential amount) of the curve (including the straight line portion) indicating the change in emission intensity determines the emission intensity. The amount of change is shown. For example, the control unit 90 does not detect the end point of the upper Ti film while the slope of the curve of the change in emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm (hereinafter referred to as “slope”) is equal to or higher than a preset threshold value. Is determined, the process returns to step S2, and the processes of steps S2 to S4 are repeated. As a result, the etching of the upper Ti film is advanced.

一方、波長が396nmのアルミニウムの発光強度の傾きが予め設定された閾値以下になったとき、下地のAl膜が十分に露出したと判定し、ステップS4において上層Ti膜の終点検出と判定し、ステップS5に進む。そして、メモリに記憶した圧力制御バルブ52の開度のサンプリング値から第1の開度値を算出する(ステップS5)。メモリに複数のサンプリング値がある場合、最新のサンプリング値を含む複数のサンプリング値の平均値を第1の開度値として算出することが好ましい。ただし、最新のサンプリング値を第1の開度値としてもよい。 On the other hand, when the slope of the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm becomes equal to or less than a preset threshold value, it is determined that the underlying Al film is sufficiently exposed, and it is determined in step S4 that the end point of the upper Ti film is detected. Proceed to step S5. Then, the first opening value is calculated from the sampling value of the opening of the pressure control valve 52 stored in the memory (step S5). When there are a plurality of sampling values in the memory, it is preferable to calculate the average value of the plurality of sampling values including the latest sampling value as the first opening value. However, the latest sampling value may be used as the first opening value.

次に、圧力制御バルブ52の開度を第1の開度値に設定し、塩素含有ガスを含むエッチングガスによりAl膜をエッチングする(ステップS6)。このとき、変数nに1を設定する。 Next, the opening degree of the pressure control valve 52 is set to the first opening degree value, and the Al film is etched with an etching gas containing a chlorine-containing gas (step S6). At this time, 1 is set in the variable n.

次に、圧力計(CM)54によりガス排気管51内の圧力を監視する(ステップS7)。ただし、圧力計(CM2)151により処理室S内の圧力を監視してもよい。次に、ガス排気管51内の圧力値が予め定められた閾値よりも大きいかを判定する(ステップS8)。 Next, the pressure in the gas exhaust pipe 51 is monitored by the pressure gauge (CM) 54 (step S7). However, the pressure in the processing chamber S may be monitored by the pressure gauge (CM2) 151. Next, it is determined whether the pressure value in the gas exhaust pipe 51 is larger than a predetermined threshold value (step S8).

ガス排気管51内の圧力値が閾値以下の場合、ステップS11に進む。ガス排気管51内の圧力値が閾値よりも大きい場合、変数nに1を加算し、この時点の圧力制御バルブ52の開度に予め定められた変化量を加算した第nの開度値を算出する(ステップS9)。この時点では、第1の開度値に予め定められた変化量を加算した第2の開度値が算出される。 If the pressure value in the gas exhaust pipe 51 is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S11. When the pressure value in the gas exhaust pipe 51 is larger than the threshold value, 1 is added to the variable n, and the nth opening value obtained by adding a predetermined change amount to the opening degree of the pressure control valve 52 at this time is used. Calculate (step S9). At this point, a second opening value is calculated by adding a predetermined amount of change to the first opening value.

次に、圧力制御バルブ52の開度を第n(n=2)の開度値に設定し、Al膜をエッチングする(ステップS10)。次に、発光分光分析装置55によりプラズマの発光強度を検出し、プラズマの発光強度に基づきEPD制御により、Al膜の終点を検出したかを判定する(ステップS11)。 Next, the opening degree of the pressure control valve 52 is set to the opening degree value of the nth (n = 2), and the Al film is etched (step S10). Next, the emission intensity of the plasma is detected by the emission spectroscopic analyzer 55, and it is determined whether the end point of the Al film is detected by EPD control based on the emission intensity of the plasma (step S11).

図5(c)の例では、波長が396nmのアルミニウムの発光強度の傾きが予め定められた閾値以上の間、制御部90は、Al膜の終点を検出していないと判定し、ステップS7に戻り、ステップS7〜S11の処理を繰り返す。これにより、Al膜のエッチングを進める。 In the example of FIG. 5C, the control unit 90 determines that the end point of the Al film has not been detected while the slope of the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm is equal to or higher than a predetermined threshold value, and the process proceeds to step S7. Return and repeat the processes of steps S7 to S11. As a result, the etching of the Al film is advanced.

一方、Al膜のエッチングが進み、下地の下層Ti膜が露出してくると波長が396nmのアルミニウムの発光強度が低くなり変化の傾きも大きくなる。そこで、波長が396nmのアルミニウムの発光強度の傾きが予め設定された閾値以下となったとき、制御部90は、Al膜の終点を検出したと判定し、ステップS12に進む。なお、ここでは発光強度の変化は減少であるため傾きは負の値として表される。従って、閾値は負の値として設定される。また、ステップS11における閾値は、ステップS5における閾値とは別に設定される。 On the other hand, when the etching of the Al film progresses and the underlying Ti film is exposed, the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm becomes low and the slope of change becomes large. Therefore, when the slope of the emission intensity of aluminum having a wavelength of 396 nm becomes equal to or less than a preset threshold value, the control unit 90 determines that the end point of the Al film has been detected, and proceeds to step S12. Here, since the change in emission intensity is decreasing, the slope is expressed as a negative value. Therefore, the threshold is set as a negative value. Further, the threshold value in step S11 is set separately from the threshold value in step S5.

次に、上層Ti膜と同様に、圧力制御バルブ52を自動制御しながら、塩素含有ガスを含むエッチングガスにより下層Ti膜をエッチングする(ステップS12)。下層Ti膜のエッチングを終了後、処理後の基板Gを搬出し(ステップS13)、本処理を終了する。 Next, similarly to the upper Ti film, the lower Ti film is etched with an etching gas containing a chlorine-containing gas while automatically controlling the pressure control valve 52 (step S12). After the etching of the lower Ti film is completed, the processed substrate G is carried out (step S13), and this processing is completed.

図5(c)の例では、波長が838nmの塩素の発光強度の傾きが予め設定された閾値以下となったとき、下層Ti膜の終点を検出し、更にオーバーエッチングにより下層Ti膜の下地膜をエッチングした後、処理後の基板Gを搬出し、本処理を終了してもよい。なお、波長が838nmの塩素は、下層Ti膜のエッチングにおいて消費されずに残った塩素含有ガスに含まれる元素である。ステップS12における閾値も、ステップS5及びステップS11とは別の閾値として設定される。 In the example of FIG. 5 (c), when the slope of the emission intensity of chlorine having a wavelength of 838 nm is equal to or less than a preset threshold value, the end point of the lower Ti film is detected, and further, the undercoat of the lower Ti film is overetched. After etching, the treated substrate G may be carried out and the main treatment may be completed. Chlorine having a wavelength of 838 nm is an element contained in the chlorine-containing gas that remains unconsumed in the etching of the lower Ti film. The threshold value in step S12 is also set as a threshold value different from those in step S5 and step S11.

なお、上記の閾値の値については、例えば、上記実施形態で用いた終点検出システムにおいては、エッチングが上層TiからAlに移行する場合には閾値を200と設定してこれを下回ると上層Tiのエッチングが終了したとした。また、エッチングがAlから下層Tiに移行する場合には、閾値を−10と設定してこれを下回るとAlのエッチングが終了したとした。また、エッチングが下層Tiから下地膜に移行する時には閾値を20と設定してこれを下回ると下地Tiのエッチングが終了したとした。しかし、これらの閾値の値は本実施形態の発明において本質的なものではなく、使用する終点検出システムなどに応じて適宜決められるべきものである。また、これらの閾値は、エッチング条件などによっても変わりうる。 Regarding the value of the above threshold value, for example, in the end point detection system used in the above embodiment, when the etching shifts from the upper layer Ti to Al, the threshold value is set to 200, and when the value is lower than this, the upper layer Ti It was assumed that the etching was completed. Further, when the etching shifts from Al to the lower layer Ti, the threshold value is set to -10, and when the threshold value is lower than this, the etching of Al is considered to be completed. Further, when the etching is transferred from the lower layer Ti to the base film, the threshold value is set to 20, and when the threshold value is lower than this, the etching of the base Ti is completed. However, the values of these threshold values are not essential in the invention of the present embodiment, and should be appropriately determined according to the end point detection system to be used and the like. Further, these threshold values may change depending on the etching conditions and the like.

以上に説明したように、本実施形態に係るエッチング方法によれば、Al膜のエッチング工程において、圧力制御バルブ52の開度(APCポジション)を第1の開度値に設定した状態からガス排気管51内の圧力値に応じて徐々に開く制御を行う。また、APCポジションの初期値である第1の開度値は、上層Ti膜のエッチング工程の最後にサンプリングされたAPCポジションをベースとして最適化する制御を行う。これにより、処理室S内の圧力変動を抑制し、プロセス性能を向上させることができる。また、圧力制御バルブ52のハンチングを防止してパーティクルの発生を抑えることができる。 As described above, according to the etching method according to the present embodiment, in the etching process of the Al film, the gas exhaust is performed from the state where the opening degree (APC position) of the pressure control valve 52 is set to the first opening degree value. Control is performed to gradually open the valve according to the pressure value in the tube 51. Further, the first opening value, which is the initial value of the APC position, is controlled to be optimized based on the APC position sampled at the end of the etching process of the upper Ti film. As a result, the pressure fluctuation in the processing chamber S can be suppressed and the process performance can be improved. Further, it is possible to prevent hunting of the pressure control valve 52 and suppress the generation of particles.

理想的には、処理室S内の圧力変動によるプロセス性能への影響を最小限に抑えるために、図3に示す圧力計(CM1)150及び圧力計(CM2)151により処理室S内の圧力を直接計測することが好ましい。しかし、圧力計(CM2)151が計測する処理室Sの圧力は排気空間の圧力と必ずしも同じではなく、圧力制御バルブ52の制御によりガス排気管51内の圧力は迅速に変化するが、処理室S内の圧力が変化するまでにはある程度の時間的な遅延が生じる。このため、本実施形態に係る圧力制御バルブ52の制御では、圧力制御バルブ52に近いガス排気管51内の圧力を圧力計(CM)54により監視し、圧力計(CM)54が測定した圧力値に基づき圧力制御バルブ52を制御する。これにより、圧力制御バルブ52の開度を制御してからガス排気管51内の圧力が変化するまでの遅延が生じにくいため、圧力の追従性が高まる。ただし、本実施形態の適用において、圧力計(CM1)150又は圧力計(CM2)151が測定した圧力値に基づき圧力制御バルブ52を制御してもよい。 Ideally, the pressure in the processing chamber S is measured by the pressure gauge (CM1) 150 and the pressure gauge (CM2) 151 shown in FIG. 3 in order to minimize the influence of the pressure fluctuation in the processing chamber S on the process performance. It is preferable to directly measure. However, the pressure in the processing chamber S measured by the pressure gauge (CM2) 151 is not necessarily the same as the pressure in the exhaust space, and the pressure in the gas exhaust pipe 51 changes rapidly due to the control of the pressure control valve 52, but the processing chamber There is a certain time delay before the pressure in S changes. Therefore, in the control of the pressure control valve 52 according to the present embodiment, the pressure in the gas exhaust pipe 51 near the pressure control valve 52 is monitored by the pressure gauge (CM) 54, and the pressure measured by the pressure gauge (CM) 54. The pressure control valve 52 is controlled based on the value. As a result, the delay from controlling the opening degree of the pressure control valve 52 to the change of the pressure in the gas exhaust pipe 51 is unlikely to occur, so that the pressure followability is improved. However, in the application of this embodiment, the pressure control valve 52 may be controlled based on the pressure value measured by the pressure gauge (CM1) 150 or the pressure gauge (CM2) 151.

[EPD制御]
本実施形態に係るエッチング方法では、EPD制御により最適なタイミングで上層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの自動制御から、Al膜のエッチング時のAPCポジションの所与の制御へと制御方法を切り替える。同様にEPD制御により最適なタイミングでAl膜のエッチング時のAPCポジションの制御から、下層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの自動制御へと制御方法を切り替える。
[EPD control]
In the etching method according to the present embodiment, the control method is switched from the automatic control of the APC position at the time of etching the upper Ti film to the given control of the APC position at the time of etching the Al film at the optimum timing by EPD control. Similarly, the control method is switched from the control of the APC position at the time of etching the Al film to the automatic control of the APC position at the time of etching the lower Ti film at the optimum timing by EPD control.

図5(a)は、参考例3に係るエッチングの結果であり、図5(b)は、本実施形態に係るエッチングの結果である。図5(a)の参考例3では、上層Ti膜のエッチング時、Al膜のエッチング時、及び下層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの制御方法の切り替えを予め定められた時間で制御した。図5(a)は、参考例3において圧力計(CM2)151が測定した圧力P4と、圧力制御バルブ52の開度A4とを示す。 FIG. 5A is the result of etching according to Reference Example 3, and FIG. 5B is the result of etching according to this embodiment. In Reference Example 3 of FIG. 5A, switching of the APC position control method at the time of etching the upper Ti film, the etching of the Al film, and the etching of the lower Ti film was controlled at a predetermined time. FIG. 5A shows the pressure P4 measured by the pressure gauge (CM2) 151 in Reference Example 3 and the opening degree A4 of the pressure control valve 52.

図5(b)では、上層Ti膜のエッチング時、Al膜のエッチング時、及び下層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの制御方法の切り替えをEPD制御により行った。図5(b)は、本実施形態において圧力計(CM)54が測定した圧力P5と、圧力制御バルブ52の開度A5とを示す。 In FIG. 5B, the APC position control method was switched by EPD control during etching of the upper Ti film, etching of the Al film, and etching of the lower Ti film. FIG. 5B shows the pressure P5 measured by the pressure gauge (CM) 54 in the present embodiment and the opening degree A5 of the pressure control valve 52.

なお、図5の実験における上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜のエッチングのプロセス条件は同一にした。また、上層Ti膜のエッチング時、Al膜のエッチング時、及び下層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの制御方法は、図4に示すように本実施形態に係る制御方法を用いた。 The process conditions for etching the upper Ti film, the Al film, and the lower Ti film in the experiment of FIG. 5 were the same. Further, as a method for controlling the APC position at the time of etching the upper Ti film, the etching of the Al film, and the etching of the lower Ti film, the control method according to the present embodiment was used as shown in FIG.

この結果、APCポジションの制御方法の切り替えを時間で制御した参考例3の場合、図5(a)のF1の点線枠内に示すようにAl膜のエッチング工程にて圧力計(CM2)151が測定した圧力P4が上昇し、排気空間及び処理室S内の圧力が不安定になった。 As a result, in the case of Reference Example 3 in which the switching of the APC position control method is controlled by time, the pressure gauge (CM2) 151 is used in the etching process of the Al film as shown in the dotted frame of F1 in FIG. 5 (a). The measured pressure P4 increased, and the pressure in the exhaust space and the processing chamber S became unstable.

一方、APCポジションの制御方法の切り替えをEPD制御した本実施形態の場合、最適なタイミングで上層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの自動制御から、Al膜のエッチング時のAPCポジションの制御へと切り替えることができた。同様にEPD制御により最適なタイミングでAl膜のエッチング時のAPCポジションの制御から、下層Ti膜のエッチング時のAPCポジションの自動制御へと切り替えることができた。このため、図5(b)のF2の点線枠内に示すように、排気空間及び処理室S内の圧力を安定させることができた。 On the other hand, in the case of the present embodiment in which the switching of the APC position control method is controlled by EPD, the automatic control of the APC position at the time of etching the upper Ti film is switched to the control of the APC position at the time of etching the Al film at the optimum timing. I was able to. Similarly, by EPD control, it was possible to switch from the control of the APC position at the time of etching the Al film to the automatic control of the APC position at the time of etching the lower Ti film at the optimum timing. Therefore, as shown in the dotted line frame of F2 in FIG. 5B, the pressure in the exhaust space and the processing chamber S could be stabilized.

[他の膜の適用例]
以上に説明した本実施形態に係るエッチング方法では、上層Ti膜、Al膜及び下層Ti膜の積層膜をエッチング対象膜として用いた。しかし、本実施形態に係るエッチング方法の適用範囲はこれに限らない。図6は、本実施形態に係るエッチング方法が適用される他の膜構造を示す図である。
[Application examples of other membranes]
In the etching method according to the present embodiment described above, the laminated film of the upper Ti film, the Al film and the lower Ti film was used as the etching target film. However, the scope of application of the etching method according to this embodiment is not limited to this. FIG. 6 is a diagram showing another film structure to which the etching method according to the present embodiment is applied.

例えば、図6(a)に示すように、単体のAl膜1をエッチング対象膜としてマスク2を介してエッチングする場合であってマスク2にカーボンが含まれる場合、Al膜1をエッチングしている間、圧力制御バルブ52が振動する。この結果、図6(b)に示すように処理室S内の圧力Pが振動する。係る現象に対してAl膜1のエッチング時に本実施形態に係るエッチング方法を適用することが有益である。 For example, as shown in FIG. 6A, when the single Al film 1 is used as the etching target film and is etched through the mask 2, and the mask 2 contains carbon, the Al film 1 is etched. During that time, the pressure control valve 52 vibrates. As a result, the pressure P in the processing chamber S vibrates as shown in FIG. 6 (b). It is useful to apply the etching method according to the present embodiment to such a phenomenon when etching the Al film 1.

図6(c)は、発光分光分析装置55が検出したプラズマの発光強度のうち、波長が396nmのAlの発光強度I1と、278.8nmのCClの発光強度I2の一例を示す。図6(b)及び(c)によれば、圧力Pが最大のとき、Alの発光強度I1が最大ピークになり、CClの発光強度I2が最小ピークになる。一方、圧力Pが最小のとき、Alの発光強度I1が最小ピークになり、CClの発光強度I2が最大ピークになる。 FIG. 6C shows an example of the emission intensity I1 of Al having a wavelength of 396 nm and the emission intensity I2 of CCl having a wavelength of 278.8 nm among the emission intensities of plasma detected by the emission spectroscopic analyzer 55. According to FIGS. 6 (b) and 6 (c), when the pressure P is maximum, the emission intensity I1 of Al becomes the maximum peak, and the emission intensity I2 of CCl becomes the minimum peak. On the other hand, when the pressure P is the minimum, the emission intensity I1 of Al becomes the minimum peak, and the emission intensity I2 of CCl becomes the maximum peak.

この現象は、処理室S内の圧力Pが高くなると、主にAl膜1がエッチングされ、Al膜1のエッチングレートが上がり、Alの発光強度I1が高くなる。一方、処理室S内の圧力Pが低くなると、主にマスク2がエッチングされ、マスク2のエッチングレートが上がり、マスク2にカーボンが含まれるためにCClの発光強度I2が高くなる。このため、圧力制御バルブ52の開度を自動制御すると、圧力Pの周期的な変動に応じてAl膜1とマスク2とが交互にエッチングされる現象が生じる。圧力Pの周期的な変動は、Al膜1のエッチング及びマスク2のエッチングのそれぞれにおいて、エッチングの進行自体が圧力の変動をもたらすことに起因する。 In this phenomenon, when the pressure P in the processing chamber S increases, the Al film 1 is mainly etched, the etching rate of the Al film 1 increases, and the emission intensity I1 of Al increases. On the other hand, when the pressure P in the processing chamber S is lowered, the mask 2 is mainly etched, the etching rate of the mask 2 is increased, and the emission intensity I2 of CCl is increased because the mask 2 contains carbon. Therefore, when the opening degree of the pressure control valve 52 is automatically controlled, a phenomenon occurs in which the Al film 1 and the mask 2 are alternately etched according to the periodic fluctuation of the pressure P. The periodic fluctuation of the pressure P is caused by the fact that the progress of the etching itself causes the pressure fluctuation in each of the etching of the Al film 1 and the etching of the mask 2.

この場合、Al膜1をエッチングする間、上層Ti膜と下層Ti膜との間のAl膜をエッチングするときと同様に、圧力制御バルブ52の開度(APCポジション)を所与の初期値に設定した状態から圧力値に応じて徐々に開く又は閉じる制御を行う。これにより、処理室S内の圧力変動を抑制し、圧力制御バルブ52のハンチングを防止してパーティクルの発生を抑えることができる。所与の初期値は、例えば、予め予備的なエッチングを行い、その結果から定めるなどすることができる。 In this case, the opening degree (APC position) of the pressure control valve 52 is set to a given initial value while etching the Al film 1 as in the case of etching the Al film between the upper Ti film and the lower Ti film. Controls to gradually open or close according to the pressure value from the set state. As a result, it is possible to suppress pressure fluctuations in the processing chamber S, prevent hunting of the pressure control valve 52, and suppress the generation of particles. A given initial value can be determined, for example, by performing preliminary etching in advance and determining from the result.

以上に説明したように、本実施形態のエッチング方法によれば、処理室S内の圧力を安定して制御することができる。 As described above, according to the etching method of the present embodiment, the pressure in the processing chamber S can be stably controlled.

今回開示された実施形態に係るエッチング方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 It should be considered that the etching method and the substrate processing apparatus according to the embodiment disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The above embodiment can be modified and improved in various forms without departing from the scope of the attached claims and the gist thereof. The matters described in the plurality of embodiments may have other configurations within a consistent range, and may be combined within a consistent range.

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。 The substrate processing apparatus of the present disclosure includes Atomic Layer Deposition (ALD) apparatus, Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna (RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), Helicon Wave Plasma ( It is applicable to any type of device (HWP).

また、基板処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、基板に所定の処理(例えば、成膜処理、エッチング処理等)を施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。エッチングにプラズマを用いない場合、EPD制御においてはプラズマ発光ではなくプローブ光を入射し吸収率をモニターするなどしてAlのエッチング工程を制御してもよい。 Further, although the plasma processing device has been described as an example of the substrate processing device, the substrate processing device may be any device that performs a predetermined treatment (for example, film forming treatment, etching treatment, etc.) on the substrate. Not limited to. When plasma is not used for etching, the etching process of Al may be controlled by injecting probe light instead of plasma emission and monitoring the absorption rate in EPD control.

10 処理容器
12 上チャンバ
12a 天井
13 下チャンバ
13a 側壁
25 観測窓
13d 底板
13f 排気口
30 シャワーヘッド
51 ガス排気管
52 圧力制御バルブ
53 排気装置
54 圧力計(CM)
55 発光分光分析装置
60 基板載置台
100 基板処理装置
G 基板
S 処理室
10 Processing container 12 Upper chamber 12a Ceiling 13 Lower chamber 13a Side wall 25 Observation window 13d Bottom plate 13f Exhaust port 30 Shower head 51 Gas exhaust pipe 52 Pressure control valve 53 Exhaust device 54 Pressure gauge (CM)
55 Emission spectroscopic analyzer 60 Board mounting table 100 Board processing device G Board S Processing room

Claims (8)

(a)第1のチタン膜と前記第1のチタン膜の下層のアルミニウム膜とを有する積層膜が形成された基板を処理室内に配置する工程と、
(b)圧力制御バルブを介して排気管により排気装置に接続された前記処理室内又は前記排気管内の圧力の変化に追随して前記圧力制御バルブの開度を自動制御しながら、有機材料から成るマスクを介して前記第1のチタン膜をエッチングする工程と、
(c)前記(b)においてサンプリングされた前記圧力制御バルブの開度の値から第1の開度値を算出する工程と、
(d)前記アルミニウム膜のエッチングの開始時に前記圧力制御バルブの開度を前記第1の開度値に設定し、前記アルミニウム膜をエッチングする工程と、
(e)前記(d)において前記圧力を監視し、前記圧力が予め定められた閾値を超えた場合に、前記第1の開度値を予め定められた変化量により第2の開度値に変更する工程と、を有し、
(f)前記アルミニウム膜のエッチングが終了するまでの間、前記(e)を1回以上行う、エッチング方法。
(A) A step of arranging a substrate on which a laminated film having a first titanium film and an aluminum film under the first titanium film is formed in a processing chamber.
(B) It is made of an organic material while automatically controlling the opening degree of the pressure control valve according to a change in pressure in the processing chamber or the exhaust pipe connected to the exhaust device by an exhaust pipe via a pressure control valve. The step of etching the first titanium film via a mask and
(C) A step of calculating the first opening value from the opening value of the pressure control valve sampled in the above (b), and
(D) A step of setting the opening degree of the pressure control valve to the first opening degree value at the start of etching of the aluminum film and etching the aluminum film.
(E) The pressure is monitored in the above (d), and when the pressure exceeds a predetermined threshold value, the first opening value is changed to the second opening value by a predetermined change amount. Has a process to change,
(F) An etching method in which the (e) is performed once or more until the etching of the aluminum film is completed.
前記(d)において前記圧力は、前記圧力制御バルブの近傍の前記排気管内の圧力であって前記圧力制御バルブの上流側にて計測される、
請求項1に記載のエッチング方法。
In the above (d), the pressure is the pressure in the exhaust pipe in the vicinity of the pressure control valve and is measured on the upstream side of the pressure control valve.
The etching method according to claim 1.
前記(b)のエッチング及び前記(d)のエッチングは、塩素含有ガスをプラズマ化して実施される、
請求項1又は2に記載のエッチング方法。
The etching of (b) and the etching of (d) are carried out by converting chlorine-containing gas into plasma.
The etching method according to claim 1 or 2.
前記(c)は、前記(b)において最後にサンプリングされた前記圧力制御バルブの値を含む複数の前記圧力制御バルブの値に基づき前記第1の開度値を算出する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエッチング方法。
The first (c) calculates the first opening value based on the values of the plurality of pressure control valves including the value of the pressure control valve last sampled in the (b).
The etching method according to any one of claims 1 to 3.
前記(d)は、前記アルミニウム膜のエッチングの開始時に前記圧力制御バルブの開度を、前記第1の開度値に予め定められたオフセット値を加算した値に設定する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエッチング方法。
In (d), the opening degree of the pressure control valve is set to a value obtained by adding a predetermined offset value to the first opening degree value at the start of etching of the aluminum film.
The etching method according to any one of claims 1 to 4.
前記積層膜は、前記アルミニウム膜の下層に第2のチタン膜を有し、
(g)前記(f)の後、前記処理室内又は前記排気管内の圧力の変化に追随して前記圧力制御バルブの開度を自動制御しながら、前記第2のチタン膜をエッチングする工程を有する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のエッチング方法。
The laminated film has a second titanium film under the aluminum film and has a second titanium film.
(G) After the (f), there is a step of etching the second titanium film while automatically controlling the opening degree of the pressure control valve according to a change in pressure in the processing chamber or the exhaust pipe. ,
The etching method according to any one of claims 1 to 5.
(h)前記処理室内のプラズマの発光強度を測定する工程を有し、
前記プラズマの発光強度に基づき、前記(b)から前記(d)へのエッチングの切り替え、及び前記(d)から前記(g)へのエッチングの切り替えを行う、
請求項6のいずれか一項に記載のエッチング方法。
(H) A step of measuring the emission intensity of plasma in the processing chamber is provided.
Based on the emission intensity of the plasma, the etching is switched from the (b) to the (d), and the etching is switched from the (d) to the (g).
The etching method according to any one of claims 6.
基板を配置する処理室と、圧力制御バルブを介して排気管により前記処理室に接続される排気装置と、前記処理室内又は前記排気管内の圧力を測定する圧力計と、制御部とを有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
(a)第1のチタン膜と前記第1のチタン膜の下層のアルミニウム膜とを有する積層膜が形成された基板を前記処理室内に配置する工程と、
(b)前記圧力計により測定された前記処理室内又は前記排気管内の圧力の変化に追随して前記圧力制御バルブの開度を自動制御しながら、有機材料から成るマスクを介して前記第1のチタン膜をエッチングする工程と、
(c)前記(b)においてサンプリングされた前記圧力制御バルブの開度の値から第1の開度値を算出する工程と、
(d)前記アルミニウム膜のエッチングの開始時に前記圧力制御バルブの開度を前記第1の開度値に設定し、前記アルミニウム膜をエッチングする工程と、
(e)前記(d)において前記圧力を監視し、前記圧力が予め定められた閾値を超えた場合に、前記第1の開度値を予め定められた変化量により第2の開度値に変更する工程と、を制御し、
(f)前記アルミニウム膜のエッチングが終了するまでの間、前記(e)を1回以上行うように制御する、
基板処理装置。
A substrate having a processing chamber in which a substrate is arranged, an exhaust device connected to the processing chamber by an exhaust pipe via a pressure control valve, a pressure gauge for measuring the pressure in the processing chamber or the exhaust pipe, and a control unit. It ’s a processing device,
The control unit
(A) A step of arranging a substrate on which a laminated film having a first titanium film and an aluminum film under the first titanium film is formed in the processing chamber.
(B) The first, through a mask made of an organic material, while automatically controlling the opening degree of the pressure control valve according to a change in pressure in the processing chamber or the exhaust pipe measured by the pressure gauge. The process of etching the titanium film and
(C) A step of calculating the first opening value from the opening value of the pressure control valve sampled in the above (b), and
(D) A step of setting the opening degree of the pressure control valve to the first opening degree value at the start of etching of the aluminum film and etching the aluminum film.
(E) The pressure is monitored in the above (d), and when the pressure exceeds a predetermined threshold value, the first opening value is changed to the second opening value by a predetermined change amount. Control the process of changing and
(F) Control is performed so that the (e) is performed once or more until the etching of the aluminum film is completed.
Board processing equipment.
JP2020100202A 2020-06-09 2020-06-09 Etching method and substrate processing device Pending JP2021197378A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020100202A JP2021197378A (en) 2020-06-09 2020-06-09 Etching method and substrate processing device
KR1020210068922A KR102607077B1 (en) 2020-06-09 2021-05-28 Etching method and substrate processing apparatus
TW110119607A TW202213498A (en) 2020-06-09 2021-05-31 Etching method and substrate processing apparatus
CN202110613525.2A CN113782412A (en) 2020-06-09 2021-06-02 Etching method and substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020100202A JP2021197378A (en) 2020-06-09 2020-06-09 Etching method and substrate processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021197378A true JP2021197378A (en) 2021-12-27

Family

ID=78835771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020100202A Pending JP2021197378A (en) 2020-06-09 2020-06-09 Etching method and substrate processing device

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2021197378A (en)
KR (1) KR102607077B1 (en)
CN (1) CN113782412A (en)
TW (1) TW202213498A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01268029A (en) * 1988-04-20 1989-10-25 Hitachi Ltd Method of pressure control of semiconductor manufacturing apparatus
JP2008072030A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing apparatus, method for detecting abnormality of plasma processing apparatus, and method for plasma processing
JP2012164990A (en) * 2012-03-26 2012-08-30 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method
JP2014093497A (en) * 2012-11-07 2014-05-19 Tokyo Electron Ltd Vacuum device, pressure control method therefor, and etching method
JP2018041890A (en) * 2016-09-09 2018-03-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma etching method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3084024B1 (en) * 1999-12-08 2000-09-04 株式会社半導体先端テクノロジーズ Plasma CVD apparatus chamber cleaning method and plasma CVD apparatus
US7381650B2 (en) * 2003-04-07 2008-06-03 Unaxis Usa Inc. Method and apparatus for process control in time division multiplexed (TDM) etch processes
JP5322254B2 (en) * 2007-06-29 2013-10-23 東京エレクトロン株式会社 Vacuum processing apparatus, vacuum processing method, and storage medium
JP5385875B2 (en) * 2010-08-26 2014-01-08 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and optical monitor apparatus
JP5709505B2 (en) * 2010-12-15 2015-04-30 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma processing method, and storage medium
JP5528363B2 (en) * 2011-01-20 2014-06-25 パナソニック株式会社 Plasma processing method and plasma processing apparatus
DE102012202611A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Manufacturing a micro-system by deep reactive-ion etching, comprises e.g.: providing an etching tool for deep reactive-ion etching, carrying out multiple repeating-processing intervals of the deep ion etching including an etching step
JP6667400B2 (en) * 2016-08-12 2020-03-18 東京エレクトロン株式会社 Plasma etching method and plasma etching system
JP2019124500A (en) * 2018-01-12 2019-07-25 セイコーエプソン株式会社 Pressure sensor, pressure sensor module, electronic apparatus and moving body

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01268029A (en) * 1988-04-20 1989-10-25 Hitachi Ltd Method of pressure control of semiconductor manufacturing apparatus
JP2008072030A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing apparatus, method for detecting abnormality of plasma processing apparatus, and method for plasma processing
JP2012164990A (en) * 2012-03-26 2012-08-30 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method
JP2014093497A (en) * 2012-11-07 2014-05-19 Tokyo Electron Ltd Vacuum device, pressure control method therefor, and etching method
JP2018041890A (en) * 2016-09-09 2018-03-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma etching method

Also Published As

Publication number Publication date
CN113782412A (en) 2021-12-10
KR20210152947A (en) 2021-12-16
TW202213498A (en) 2022-04-01
KR102607077B1 (en) 2023-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101813490B1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method and control method of the plasma processing apparatus
KR102121640B1 (en) Etching method
KR101654868B1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium storing program
US8409459B2 (en) Hollow cathode device and method for using the device to control the uniformity of a plasma process
US20160079037A1 (en) Plasma processing apparatus
KR102260339B1 (en) Semiconductor device manufacturing method
US20070068798A1 (en) Structure for plasma processing chamber, plasma processing chamber, plasma processing apparatus, and plasma processing chamber component
WO2015069428A1 (en) Particle generation suppressor by dc bias modulation
US9312105B2 (en) Method for etching insulation film
JP2009147301A (en) Inductive coupling plasma processing apparatus and method
JP2016031955A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US9793136B2 (en) Plasma etching method
JP2007324154A (en) Plasma treating apparatus
JP2021197378A (en) Etching method and substrate processing device
US20150041060A1 (en) Plasma processing apparatus
KR102612169B1 (en) How to etch a multilayer film
KR102281211B1 (en) Etching method
US11705339B2 (en) Etching method and plasma processing apparatus
JP2018206937A (en) Etching method and etching apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240124

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240326