KR20210152947A - 에칭 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

에칭 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210152947A
KR20210152947A KR1020210068922A KR20210068922A KR20210152947A KR 20210152947 A KR20210152947 A KR 20210152947A KR 1020210068922 A KR1020210068922 A KR 1020210068922A KR 20210068922 A KR20210068922 A KR 20210068922A KR 20210152947 A KR20210152947 A KR 20210152947A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
etching
pressure
film
control valve
value
Prior art date
Application number
KR1020210068922A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102607077B1 (ko
Inventor
야스후미 우츠기
츠토무 사토요시
히데카즈 오사와
히사시 요다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20210152947A publication Critical patent/KR20210152947A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102607077B1 publication Critical patent/KR102607077B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment 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
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical 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
    • H01L21/32136—Physical 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(a) 제1 티타늄막과 상기 제1 티타늄막의 하층의 알루미늄막을 갖는 적층막이 형성된 기판을 처리실 내에 배치하는 공정과, (b) 압력 제어 밸브를 개재하여 배기관에 의해 배기 장치에 접속된 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력의 변화에 추종하여 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 자동 제어하면서, 유기 재료를 포함하는 마스크를 통하여 상기 제1 티타늄막을 에칭하는 공정과, (c) 상기 (b)에 있어서 샘플링된 상기 압력 제어 밸브의 개방도 값으로부터 제1 개방도 값을 산출하는 공정과, (d) 상기 알루미늄막의 에칭 개시 시에 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 값으로 설정하고, 상기 알루미늄막을 에칭하는 공정과, (e) 상기 (d)에 있어서 상기 압력을 감시하고, 상기 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에, 상기 제1 개방도 값을 미리 정해진 변화량에 의해 제2 개방도 값으로 변경하는 공정을 갖고, (f) 상기 알루미늄막의 에칭이 종료될 때까지의 사이에, 상기 (e)를 1회 이상 행하는, 에칭 방법이 제공된다.

Description

에칭 방법 및 기판 처리 장치{ETCHING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 에칭 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 특허 문헌 1은, 상층의 티타늄막, 알루미늄막 및 하층의 티타늄막의 적층막을 갖고, 그 위에 패턴화된 포토레지스트층이 형성된 기판을 반입하고, 상기 적층막을 플라스마 에칭하는 것을 제안하고 있다. 특허 문헌 1에서는, 압력 제어 밸브의 자동 제어에 의해 처리실 내를 소정의 진공도로 조정하고, 처리 가스로서 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스를 처리실 내로 공급하고, 처리 가스를 플라스마화하여 적층막을 플라스마 에칭한다.
일본 특허 공개 제2018-41890호 공보
본 개시는, 처리실 내의 압력을 안정적으로 제어할 수 있는 에칭 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, (a) 제1 티타늄막과 상기 제1 티타늄막의 하층의 알루미늄막을 갖는 적층막이 형성된 기판을 처리실 내에 배치하는 공정과, (b) 압력 제어 밸브를 개재하여 배기관에 의해 배기 장치에 접속된 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력의 변화에 추종하여 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 자동 제어하면서, 유기 재료를 포함하는 마스크를 통하여 상기 제1 티타늄막을 에칭하는 공정과, (c) 상기 (b)에 있어서 샘플링된 상기 압력 제어 밸브의 개방도 값으로부터 제1 개방도 값을 산출하는 공정과, (d) 상기 알루미늄막의 에칭 개시 시에 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 값으로 설정하고, 상기 알루미늄막을 에칭하는 공정과, (e) 상기 (d)에 있어서 상기 압력을 감시하고, 상기 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에, 상기 제1 개방도 값을 미리 정해진 변화량에 의해 제2 개방도 값으로 변경하는 공정을 갖고, (f) 상기 알루미늄막의 에칭이 종료될 때까지의 사이의, 상기 (e)를 1회 이상 행하는, 에칭 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 처리실 내의 압력을 안정적으로 제어할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 압력 제어 밸브의 제어와 압력의 진동의 일례를 참고예와 비교하여 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 관한 압력계의 배치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 관한 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 실시 형태에 관한 EPD 제어를 참고예의 시간 제어와 비교하여 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 관한 에칭 방법이 적용되는 다른 막 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[기판 처리 장치]
처음에, 도 1을 참조하여, 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례에 대해 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
기판 처리 장치(100)는, FPD용의 평면으로 보아 직사각형의 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 함) G에 대해, 각종 기판 처리 방법을 실행하는 유도 결합형 플라스마(Inductive Coupled Plasma: ICP) 처리 장치이다. 기판의 재료로서는, 주로 유리가 사용되고, 용도에 따라서는 투명한 합성 수지 등이 사용되는 경우도 있다. 여기서, 기판 처리에는, 에칭 처리나, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 성막 처리 등이 포함된다. FPD로서는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)가 예시된다. 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence: EL), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이어도 된다. 기판 G는, 그 표면에 회로가 패터닝되는 형태 외에, 지지 기판도 포함된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되고 있다. 기판 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판 G의 평면 치수는, 예를 들어 제6 세대의 약1500㎜×1800㎜ 정도의 치수로부터, 제10.5 세대의 3000㎜×3400㎜ 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판 G의 두께는 0.2㎜ 내지 수㎜ 정도이다.
기판 처리 장치(100)는, 직육면체형의 상자형 처리 용기(10)와, 처리 용기(10) 내에 배치되어 기판 G가 적재되는 평면으로 보아 직사각형의 외형의 기판 적재대(60)와, 제어부(90)를 갖는다. 처리 용기(10)는, 원통형의 상자형이나 타원 통 형상의 상자형 등의 형상이어도 되고, 이 형태에서는, 기판 적재대(60)도 원형 혹은 타원형이 되고, 기판 적재대(60)에 적재되는 기판 G도 원형 등이 된다.
처리 용기(10)는 유전체판(11)에 의해 상하 두 공간으로 구획되어 있고, 상측 공간인 안테나실은 상측 챔버(12)에 의해 형성되고, 하방 공간인 처리실 S는 하측 챔버(13)에 의해 형성된다. 처리 용기(10)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 유전체판(11)은 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스나 석영에 의해 형성되어 있다.
처리 용기(10)에 있어서, 하측 챔버(13)와 상측 챔버(12)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 환상의 지지 프레임(14)이 처리 용기(10)의 내측에 돌출 설치하도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 유전체판(11)이 적재되어 있다. 처리 용기(10)는, 접지선(13e)에 의해 접지되어 있다.
하측 챔버(13)의 측벽(13a)에는, 하측 챔버(13)에 대해 기판 G를 반출입하기 위한 반출입구(13b)가 개설되어 있고, 반출입구(13b)는 게이트 밸브(20)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 하측 챔버(13)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접해 있고, 게이트 밸브(20)를 개폐 제어하고, 반송 기구에 의해 반출입구(13b)를 통하여 기판 G의 반출입이 행해진다.
또한, 하측 챔버(13)의 측벽(13a)에는, 간격을 두고 복수의 개구(13c)가 개설되어 있고, 각각의 개구(13c)의 외측에는, 개구(13c)를 막도록 하여 석영제의 관측창(25)이 장착되어 있다. 관측창(25)의 외측에는, 광파이버를 개재하여 발광 분광 분석 장치(55)가 장착되어 있다. 발광 분광 분석 장치(55)는, 관측창(25)을 통하여 처리실 S 내의 플라스마의 발광을 수신하고, 그 강도를 측정한다. 발광 분광 분석 장치(55)에 의한 플라스마의 발광 강도의 모니터 정보가 제어부(90)에 송신되도록 되어 있다. 발광 분광 분석 장치(55)는, 복수의 개구(13c) 중 필요한 개구(13c)의 관측창(25)에 장착되어 있으면 된다.
또한, 하측 챔버(13)가 갖는 저판(13d)에는 복수의 배기구(13f)가 개설되어 있다. 배기구(13f)에는 가스 배기관(51)이 접속되고, 가스 배기관(51)은 압력 제어 밸브(52)를 개재하여 배기 장치(53)에 접속되어 있다. 가스 배기관(51), 압력 제어 밸브(52) 및 배기 장치(53)에 의해, 가스 배기부(50)가 형성된다. 배기 장치(53)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고, 프로세스 중에 하측 챔버(13) 내를 소정의 진공도까지 진공화 가능하게 되어 있다. 압력 제어 밸브(52)의 근방이며 압력 제어 밸브(52)의 상류측(하측 챔버(13)측)에는, 압력계(CM)(54)가 설치되어 있다. 압력 제어 밸브(52)의 상류의 가스 배기관(51) 내의 압력값이 압력계(CM)(54)에 의해 측정되고, 제어부(90)에 송신되도록 되어 있다. 제어부(90)는, 측정된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 제어한다.
유전체판(11)의 하면에 있어서, 유전체판(11)을 지지하기 위한 지지 빔이 마련되어 있고, 지지 빔은 샤워 헤드(30)를 겸하고 있다. 샤워 헤드(30)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 양극 산화에 의한 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 샤워 헤드(30) 내에는, 수평 방향으로 뻗는 가스 유로(31)가 형성되어 있다. 가스 유로(31)에는, 하방에 연장 설치되어 샤워 헤드(30)의 하방에 있는 처리실 S에 면하는 가스 토출 구멍(32)이 연통되어 있다.
유전체판(11)의 상면에는 가스 유로(31)에 연통되는 가스 도입관(45)이 접속되어 있다. 가스 도입관(45)은 상측 챔버(12)의 천장(12a)에 개설되어 있는 공급구(12b)를 기밀하게 관통하고, 가스 도입관(45)과 기밀하게 결합된 가스 공급관(41)을 개재하여 처리 가스 공급원(44)에 접속되어 있다. 가스 공급관(41)의 도중 위치에는 개폐 밸브(42)와 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(43)가 개재되어 있다. 가스 도입관(45), 가스 공급관(41), 개폐 밸브(42), 유량 제어기(43) 및 처리 가스 공급원(44)에 의해, 처리 가스 공급부(40)가 형성된다. 처리 가스 공급부(40)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(41) 및 가스 도입관(45)을 통하여 샤워 헤드(30)에 공급되고, 가스 유로(31) 및 가스 토출 구멍(32)을 통하여 처리실 S로 토출된다.
안테나실을 형성하는 상측 챔버(12) 내에는, 고주파 안테나(15)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(15)는, 구리 등의 도전성이 양호한 금속으로 형성되는 안테나 선(15a)을, 환상 혹은 와권상으로 권취 장착함으로써 형성된다. 예를 들어, 환상의 안테나 선(15a)을 다중으로 배치해도 된다.
안테나 선(15a)의 단자에는 상측 챔버(12)의 상방으로 연장 설치하는 급전 부재(16)가 접속되어 있고, 급전 부재(16)의 상단에는 급전선(17)이 접속되고, 급전선(17)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(18)를 개재하여 고주파 전원(19)에 접속되어 있다. 고주파 안테나(15)에 대해 고주파 전원(19)으로부터 예를 들어 10㎒ 내지 15㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 하측 챔버(13) 내로 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 헤드(30)로부터 처리실 S로 공급된 처리 가스가 플라스마화되어 유도 결합형 플라스마가 생성되고, 플라스마 중의 이온이 기판 G에 제공된다. 고주파 전원(19)은 플라스마 발생용의 소스원이며, 기판 적재대(60)에 접속되어 있는 고주파 전원(73)은, 발생한 이온을 끌어 당겨 운동 에너지를 부여하는 바이어스원이 된다. 이와 같이, 이온 소스원에는 유도 결합을 이용하여 플라스마를 생성하고, 다른 전원인 바이어스원을 기판 적재대(60)에 접속하여 이온 에너지의 제어를 행한다. 이에 의해, 플라스마의 생성과 이온 에너지의 제어가 독립적으로 행해지고, 프로세스의 자유도를 높일 수 있다. 고주파 전원(19)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는, 0.1 내지 500㎒의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.
기판 적재대(60)는, 기재(63)와, 기재(63)의 상면(63a)에 형성되어 있는 정전 척(66)을 갖는다. 기재(63)는 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 기판 적재대(60)에 적재되는 기판 G와 동일한 정도의 평면 치수를 갖고, 긴 변의 길이는 1800㎜ 내지 3400㎜ 정도이고, 짧은 변의 길이는 약1500㎜ 내지 3000㎜ 정도의 치수로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대해, 기재(63)의 두께는, 예를 들어 50㎜ 내지 100㎜ 정도가 될 수 있다. 기재(63)는, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등에 의해 형성된다. 기재(63)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(62a)가 마련되어 있다. 또한, 온도 조절 매체 유로(62a)는, 예를 들어 정전 척(66)에 마련되어도 된다. 또한, 기재(63)는, 도시 예와 같이 1 부재에 의한 단체가 아니라, 2 부재의 적층체로 형성되어도 된다.
온도 조절 매체 유로(62a)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(62a)에 대해 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(62b)과, 온도 조절 매체 유로(62a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(62c)이 연통되어 있다. 이송 배관(62b)과 복귀 배관(62c)에는 각각 이송 유로(82)와 복귀 유로(83)가 연통되어 있고, 이송 유로(82)와 복귀 유로(83)는 칠러(81)에 연통되어 있다. 칠러(81)는, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음). 또한, 온도 조절 매체로서는 냉매가 적용되고, 이 냉매에는, 가르덴(등록 상표)이나 플루오리너트(등록 상표) 등이 적용된다. 도시 예의 온도 조절 형태는, 기재(63)에 온도 조절 매체를 유통시키는 형태이지만, 기재(63)가 히터 등을 내장하고, 히터에 의해 온도 조절하는 형태여도 되고, 온도 조절 매체와 히터의 양쪽에 의해 온도 조절하는 형태여도 된다. 또한, 히터 대신에 고온의 온도 조절 매체를 유통시킴으로써 가열을 수반하는 온도 조절을 행해도 된다. 또한, 저항체인 히터는, 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 이들 금속의 어느 1종과 알루미나나 티타늄 등의 화합물로 형성된다. 또한, 도시 예는, 기재(63)에 온도 조절 매체 유로(62a)가 형성되어 있지만, 예를 들어 정전 척(66)이 온도 조절 매체 유로를 갖고 있어도 된다.
하측 챔버(13)의 저판(13d) 상에는, 절연 재료로 형성되어 내측에 단차부를 갖는 상자형 받침대(68)가 고정되어 있고, 받침대(68)의 단차부 상에 기판 적재대(60)가 적재된다.
기재(63)의 상면에는, 기판 G가 직접 적재되는 정전 척(66)이 형성되어 있다. 정전 척(66)은, 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막인 세라믹스층(64)과, 세라믹스층(64)의 내부에 매설되어 있어서 정전 흡착 기능을 갖는 도전층(65)(전극)을 갖는다. 도전층(65)은, 급전선(74)을 개재하여 직류 전원(75)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해, 급전선(74)에 개재하는 스위치(도시하지 않음)가 온되면, 직류 전원(75)으로부터 도전층(65)에 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력이 발생한다. 이 쿨롱력에 의해, 기판 G가 정전 척(66)의 상면에 정전 흡착되어, 기재(63)의 상면에 적재된 상태에서 보유 지지된다. 이와 같이, 기판 적재대(60)는, 기판 G를 적재하는 하부 전극을 형성한다.
기재(63)에는 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 제어부(90)에 수시로 송신된다. 제어부(90)는, 송신된 온도의 모니터 정보에 기초하여, 기재(63) 및 기판 G의 온도 조절 제어를 실행한다. 더 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(81)로부터 이송 유로(82)에 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(62a)에 순환됨으로써, 기판 적재대(60)의 온도 조절 제어가 실행된다. 또한, 열전대 등의 온도 센서는, 예를 들어 정전 척(66)에 배치되어도 된다.
정전 척(66)의 외주이며 받침대(68)의 상면에는, 직사각형 프레임형의 포커스 링(69)이 적재되고, 포커스 링(69)의 상면쪽이 정전 척(66)의 상면보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 포커스 링(69)은, 알루미나 등의 세라믹스 혹은 석영 등으로 형성된다.
기재(63)의 하면에는, 급전 부재(70)가 접속되어 있다. 급전 부재(70)의 하단에는 급전선(71)이 접속되어 있고, 급전선(71)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(72)를 개재하여 바이어스원인 고주파 전원(73)에 접속되어 있다. 기판 적재대(60)에 대해 고주파 전원(73)으로부터 예를 들어 2㎒ 내지 6㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 플라스마 발생용 소스원인 고주파 전원(19)에서 생성된 이온을 기판 G로 끌어 당길 수 있다. 따라서, 플라스마 에칭 처리에 있어서는, 에칭 레이트와에칭 선택비를 모두 높일 수 있게 된다.
제어부(90)는, 기판 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들어 칠러(81), 고주파 전원(19, 73), 처리 가스 공급부(40), 압력계(CM)(54)가 측정한 압력의 모니터 정보에 기초하는 가스 배기부(50) 등의 동작을 제어한다. 제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit) 및 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 갖는다. CPU는, 메모리의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스 레시피)에 따라, 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 기판 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예를 들어 가스 유량이나 처리 용기(10) 내의 압력, 처리 용기(10) 내의 온도나 기재(63)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다.
레시피 및 제어부(90)가 적용하는 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크나 콤팩트 디스크, 광자기 디스크 등에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD, 메모리 카드 등의 가반성의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 제어부(90)에 세팅되고, 판독되는 형태여도 된다. 제어부(90)는 그밖에, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치, 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 사용자 인터페이스를 갖고 있다.
[에칭 방법]
이하에서는, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에 대해 참고예 1, 2에 관한 에칭 방법과 비교하면서 설명한다. 도 2의 (a)는 참고예 1에 관한 에칭 방법을 나타내고, 도 2의 (b)는 참고예 2에 관한 에칭 방법을 나타내고, 도 2의 (c)는 본 실시 형태에 관한 에칭 방법을 나타낸다. 참고예 1, 2 및 본 실시 형태의 에칭 대상막은, 모두 동일한 막 구성을 갖고, 상층 Ti막, 하층 Ti막 사이에 Al막을 끼운 적층막을 갖는 기판 G를, 유기 재료의 포토레지스트막을 포함하는 마스크를 통하여 에칭하였다. 또한, 상층 Ti막은 제1 티타늄막에 상당하고, 하층 Ti막은 제2 티타늄막에 상당한다. Al막은, Al 단체여도 되고, Al-Si 등의 Al 합금이어도 된다. 또한, 에칭 대상막은, 상기 3층 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 상층 Ti막과 그 하층의 Al막의 2층의 위에 유기 재료를 포함하는 마스크가 형성된 구조여도 되고, Al막 상에 유기 재료를 포함하는 마스크가 형성된 구조여도 된다.
또한, 본 실시 형태 및 참고예 1, 2의 프로세스 조건은 동일하고, 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스를 하측 챔버(13) 내로 공급하였다. 에칭 가스로서는 염소 함유 가스 이외에도 Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스를 공급해도 된다. 에칭 가스 중의 주로 염소 함유 가스의 플라스마에 의해, 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막의 적층막의 에칭이 행해진다.
본 실시 형태 및 참고예 1, 2에서는, 상층 Ti막 및 하층 Ti막용 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스와, Al막용 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스는 동일하며, 염소 함유 가스로서 BCl3 가스 및 Cl2 가스를 사용하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상층 Ti막 및 하층 Ti막용 에칭 가스와, Al막용 에칭 가스는 염소 함유 가스를 포함하고 있으면, 일부 또는 전부가 달라도 된다.
본 실시 형태 및 참고예 1, 2에 있어서의 각각의 에칭의 결과에 대해 설명한다.
도 2의 각 그래프의 횡축은, 시간(초)을 나타내고, 종축의 우측은 압력계가 측정한 압력값을 나타내며, 종축의 좌측은 APC 포지션(APC Position)을 나타낸다. APC 포지션은, 압력 제어 밸브(52)의 밸브체의 위치(각도)이며, 회전 각도/1000(=압력 제어 밸브(52)에 장착된 인코더 값/1000)으로 나타낸다.
참고예 1에서 사용한 압력계는, 본 실시 형태 및 참고예 2에서 사용한 압력계와 다른 위치에 배치되어 있다. 참고예 1에서는, 도 3에 도시하는 하측 챔버(13)가 갖는 저판(13d)에 마련된 CM용 포트에 배치된 압력계(CM2)(151)를 사용하여 처리실 S의 압력을 측정하였다. 그리고, 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막을 에칭하고 있는 동안, 압력계(CM2)(151)가 측정한 처리실 S의 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 자동 제어하였다. 또한, 압력계(CM2)(151)로 바꾸어 압력계(CM1)(150)가 측정한 처리실 S의 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 자동 제어해도 된다.
도 2의 (a), (b) 및 (c)의 (1)은, 에칭 대상막이 상층 Ti막으로부터 Al막으로 전환되는 타이밍을 나타내고, (2)는, 에칭 대상막이 Al막으로부터 하층 Ti막으로 전환되는 타이밍을 나타낸다.
참고예 1의 에칭 결과를 나타내는 도 2의 (a)에서는, A1에 나타내는 APC 포지션은, Al막을 에칭하고 있는 동안 진동하고, 헌팅이 생겼다. 그 이유는, 압력 제어 밸브(52)의 구동 속도에 기계적 한계가 있기 때문에, 압력계(CM2)(151)가 측정한 처리실 S 내의 압력값의 변화에 압력 제어 밸브(52)의 밸브체 구동을 추종할 수 없었기 때문이다. 또한, 압력 제어 밸브(52)의 구동 지연이 압력값 P1의 진동 폭 ΔP1을 조장하는 결과가 되어, Al막을 에칭하고 있는 동안에 압력계(CM2)(151)가 측정한 압력값 P1의 진동 폭 ΔP1은 2.8mT(약0.373Pa)가 되었다. 또한, 압력계(CM2)(151)의 위치와 압력 제어 밸브(52)의 위치가 떨어져 있기 때문에, 압력계(CM2)(151)로 측정한 압력 변화가 압력 제어 밸브(52)의 위치에서의 압력에 반영될 때까지 지연이 생기는 것도 밸브체의 구동을 추종할 수 없게 되는 한 요인이 되어 있다. 이와 같이 하여 Al막의 에칭 공정에 있어서 발생된 압력 제어 밸브(52)의 헌팅에 의해 파티클이 발생하고, 불량이 생겼다.
참고예 2에서는, 도 3에 도시하는 압력계(CM)(54)를 사용하여 압력 제어 밸브(52)의 상류의 가스 배기관(51) 내의 압력을 측정하였다. 그리고, 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막을 에칭하고 있는 동안, 압력계(CM)(54)가 측정한 가스 배기관(51)의 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 자동 제어하였다.
이 결과, 참고예 2의 에칭 결과를 나타내는 도 2의 (b)에서는, A2에 나타내는 APC 포지션은, Al막을 에칭하고 있는 동안 진동하고, 헌팅이 생겼다. 단, 압력 제어 밸브(52)의 제어를, 처리실 S의 압력으로 바꾸어 압력 제어 밸브(52)의 근방의 가스 배기관(51) 내의 압력 P2에 기초하여 제어하였다. 이 때문에, 참고예 1에서 보인 위치가 떨어지는 것에 의한 압력 변화의 전달의 지연이 해소되어 압력 제어 밸브(52)의 제어 응답성이 양호해지고, Al막을 에칭하고 있는 동안의 가스 배기관(51) 내의 압력 P2의 진동 폭 ΔP2는 1.1mT(약0.14Pa)가 되었다. 압력계(CM)(54)의 위치가 처리실 S와 멀어진 것에 의해, 처리실 S 내의 압력 변화의 영향을 받기 어려워진 것도 개선의 요인의 하나이다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에서는, 참고예 2와 마찬가지로 도 3에 도시하는 압력계(CM)(54)를 사용하여 압력 제어 밸브(52)의 상류의 가스 배기관(51) 내의 압력을 측정하였다. 그리고, 상층 Ti막 및 하층 Ti막의 에칭에서는 APC 포지션을 자동 제어하지만, Al층의 에칭에서는 다른 제어를 행하기로 하였다. 즉, Al층의 에칭 개시 시, APC 포지션을 초기값으로 설정하였다. 단, Al층을 에칭하고 있는 동안, APC 포지션을 초깃값으로 고정한 상태에서는, 처리실 S 내 또는 가스 배기관(51) 내의 압력 변동에 APC 포지션을 추종시킬 수 없다. 이 결과, 처리실 S 내의 압력이 점차 상승하고, 기판 G에 실시되는 에칭의 특성 등의 프로세스 성능에 영향을 준다.
이것을 회피하기 위해, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에서는, Al층을 에칭하고 있는 동안, 압력계(CM)(54)가 주기적으로 가스 배기관(51) 내의 압력을 측정하였다. 그리고, 측정한 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우, APC 포지션을 현시점의 개방도로부터 미리 정해진 변화량만 개방하도록 제어하였다.
즉, APC 포지션의 초깃값은, 상층 Ti막의 에칭 공정에 있어서 샘플링된 압력 제어 밸브(52)의 값으로부터 제1 개방도 값을 산출하고, Al막의 에칭 개시 시에 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 제1 개방도 값으로 설정한다. 자동 제어에 있어서는, 통상, 압력의 변화에 따라 축차 APC 포지션을 변화시켜 개방도를 조정함으로써 항상 압력을 일정하게 유지하도록 동작하지만, 본 실시 형태에 있어서는 기본적으로는 압력 변화에 따르지 않고 개방도는 고정이다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 미리 정한 임계값을 초과하였을 때만, 개방도를 조정한다고 하는 점에서 통상적인 자동 제어와는 다르다.
다음에, Al막의 에칭 공정에 있어서, 가스 배기관(51) 내의 압력을 감시하고, 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에, 제1 개방도 값을 미리 정해진 변화량에 의해 제2 개방도 값으로 변경하였다. 그리고, Al막의 에칭이 종료될 때까지의 사이, 압력이 미리 정해진 임계값을 초과할 때마다 제2 개방도 값에 변화량을 가산하여 제2 개방도 값을 변경하는 공정을 1회 이상 행하였다.
또한, 본 실시 형태에서는, Al층의 에칭이 진행될수록, 압력계(CM)(54)가 측정하는 압력값이 높아지는 경우를 상정해, 변화량을 가산하여 제2 개방도 값을 변경하고, 압력이 미리 정해진 임계값을 초과할 때마다 APC 포지션을 변화량만큼 더욱 개방하도록 제어하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, Al층의 에칭이 진행될수록, 압력계(CM)(54)가 측정하는 압력값이 낮아지는 경우에는, 변화량을 감산하여 제2 개방도 값을 변경하고, 압력이 미리 정해진 임계값을 하회할 때마다 APC 포지션을 변화량만큼 더욱 닫도록 제어해도 된다.
이 결과, 도 2의 (c)의 본 실시 형태의 에칭 결과에 나타내는 바와 같이, A3에 나타내는 APC 포지션은, Al막을 에칭하고 있는 동안, (1)의 타이밍에서의 초깃값의 개방도인 제1 개방도 값으로부터 단계적으로 점차 개방하도록 제어되었다. 이에 의해, APC 포지션의 헌팅 발생을 회피할 수 있었다. 이에 의해, Al막을 에칭하고 있는 동안의 가스 배기관(51) 내의 압력 P3의 진동 폭 ΔP3을 0.4mT(약0.0533Pa)로 저감시켜, 안정적인 압력 제어를 행할 수 있었다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상층 Ti막의 에칭 공정에 있어서 샘플링된 압력 제어 밸브(52)의 최신의 샘플링 값을 포함하는 복수의 샘플링 값의 평균값을 제1 개방도 값으로서 산출하였다. 최신의 샘플링 값을 포함하는 복수의 샘플링 값은, 연속된 샘플링 값인 것이 바람직하다. 또한, 하나 간격, 혹은 소정 횟수 간격으로 샘플링한 값이어도 된다. 단, 상층 Ti막의 에칭 공정에 있어서 샘플링된 압력 제어 밸브(52)의 값 중 최신의 샘플링 값을 제1 개방도 값으로 해도 된다.
또한, APC 포지션의 초깃값은, 이와 같이 하여 산출된 제1 개방도 값에 미리 정해진 파라미터인 오프셋값을 가산한 값으로 해도 된다. 오프셋값은, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에 의해 경험적으로 얻어진 값을 파라미터로 하여 미리 메모리에 기억해 두어도 된다.
[에칭 처리]
이상에서 설명한 본 실시 형태에 관한 에칭 방법을 기판 처리 장치(100)에서 실행하는 경우에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는, 실시 형태에 관한 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4에 도시하는 에칭 방법은, 제어부(90)가, 기판 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 것에 의해 실행된다.
도 4의 에칭 방법이 개시되면, 게이트 밸브(20)를 개방하고, 반출입구(13b)를 통하여 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막의 적층막을 갖는 기판 G를 반입하고, 기판 적재대(60)에 배치한다(스텝 S1). 기판 G를 반입 후, 게이트 밸브(20)는 폐쇄된다.
다음에, 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스를 하측 챔버(13) 내로 공급하고, 고주파 전원(19)으로부터 인가된 고주파 전력에 의해 플라스마화하고, 압력 제어 밸브(52)를 자동 제어하면서, 상층 Ti막을 에칭한다(스텝 S2). 압력 제어 밸브(52)의 자동 제어는, 압력계(CM2)(151) 또는 압력계(CM1)(150)가 측정한 처리실 S의 압력값에 기초하여 행해도 되고, 압력계(CM)(54)가 측정한 가스 배기관(51) 내의 압력값에 기초하여 행해도 된다. 이 때, 기판 적재대(60)에는 고주파 전원(73)으로부터 고주파 전력이 인가되고, 바이어스를 발생시켜 기판 G에 입사되는 이온의에너지를 제어한다.
상층 Ti막을 에칭하고 있는 동안, 소여의 주기로 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 샘플링하고, 그 샘플링 값을 메모리에 기억한다(스텝 S3).
다음에, 발광 분광 분석 장치(55)에 의해 처리실 S에서 생성된 플라스마의 발광 강도를 검출한다. 그리고, 플라스마의 발광 강도에 기초하여 EPD(End Point Detection) 제어에 의해, 상층 Ti막의 종점을 검출하였는지를 판정한다(스텝 S4).
도 5의 (c)의 예에서는, 횡축에 시간(초)을 나타내고, 종축의 좌측에 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도를 나타내고, 종축의 우측에 파장이 838㎚인 염소의 발광 강도를 나타낸다. 상층 Ti막의 에칭이 진행되고, 하지의 Al막의 노출이 진행되면 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도가 높아진다. 이것을 이용하여, 플라스마의 발광 강도로부터 상층 Ti막의 에칭의 종점을 검출할 수 있다. 구체적으로는, 발광 강도의 변화량이 임계값을 하회한 것을 갖고 종점에 이르렀다고 판단하여, 발광 강도의 변화를 나타내는 곡선(직선 부분을 포함함)의 기울기(미분량)에 의해 발광 강도의 변화량이 도시된다. 예를 들어, 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도 변화 곡선 기울기(이하, 「기울기」라고 칭함)가 미리 설정된 임계값 이상의 사이, 제어부(90)는, 상층 Ti막의 종점을 검출하지 않는다고 판정하고, 스텝 S2로 되돌아가, 스텝 S2 내지 S4의 처리를 반복한다. 이에 의해, 상층 Ti막의 에칭을 진행시킨다.
한편, 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도의 기울기가 미리 설정된 임계값 이하로 되었을 때, 하지의 Al막이 충분히 노출되었다고 판정하고, 스텝 S4에 있어서 상층 Ti막의 종점 검출이라고 판정하고, 스텝 S5로 진행한다. 그리고, 메모리에 기억한 압력 제어 밸브(52)의 개방도의 샘플링 값으로부터 제1 개방도 값을 산출한다(스텝 S5). 메모리에 복수의 샘플링 값이 있는 경우, 최신의 샘플링 값을 포함하는 복수의 샘플링 값의 평균값을 제1 개방도 값으로서 산출하는 것이 바람직하다. 단, 최신의 샘플링 값을 제1 개방도 값으로 해도 된다.
다음에, 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 제1 개방도 값으로 설정하고, 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스에 의해 Al막을 에칭한다(스텝 S6). 이 때, 변수 n에 1을 설정한다.
다음에, 압력계(CM)(54)에 의해 가스 배기관(51) 내의 압력을 감시한다(스텝 S7). 단, 압력계(CM2)(151)에 의해 처리실 S 내의 압력을 감시해도 된다. 다음에, 가스 배기관(51) 내의 압력값이 미리 정해진 임계값보다도 큰지를 판정한다(스텝 S8).
가스 배기관(51) 내의 압력값이 임계값 이하인 경우, 스텝 S11로 진행한다. 가스 배기관(51) 내의 압력값이 임계값보다도 큰 경우, 변수 n에 1을 가산하고, 이 시점의 압력 제어 밸브(52)의 개방도에 미리 정해진 변화량을 가산한 제n의 개방도 값을 산출한다(스텝 S9). 이 시점에서는, 제1 개방도 값에 미리 정해진 변화량을 가산한 제2 개방도 값이 산출된다.
다음에, 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 제n(n=2)의 개방도 값으로 설정하고, Al막을 에칭한다(스텝 S10). 다음에, 발광 분광 분석 장치(55)에 의해 플라스마의 발광 강도를 검출하고, 플라스마의 발광 강도에 기초하여 EPD 제어에 의해, Al막의 종점을 검출하였는지를 판정한다(스텝 S11).
도 5의 (c)의 예에서는, 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도의 기울기가 미리 정해진 임계값 이상의 사이, 제어부(90)는, Al막의 종점을 검출하지 않는다고 판정하고, 스텝 S7로 되돌아가, 스텝 S7 내지 S11의 처리를 반복한다. 이에 의해, Al막의 에칭을 진행시킨다.
한편, Al막의 에칭이 진행되고, 하지의 하층 Ti막이 노출되어 오면 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도가 낮아지고 변화의 기울기도 커진다. 그래서, 파장이 396㎚인 알루미늄의 발광 강도의 기울기가 미리 설정된 임계값 이하로 되었을 때, 제어부(90)는, Al막의 종점을 검출하였다고 판정하고, 스텝 S12로 진행한다. 또한, 여기서는 발광 강도의 변화는 감소하기 때문에 기울기는 음의 값으로서 표현된다. 따라서, 임계값은 음의 값으로서 설정된다. 또한, 스텝 S11에 있어서의 임계값은, 스텝 S5에 있어서의 임계값과는 별도로 설정된다.
다음에, 상층 Ti막과 마찬가지로, 압력 제어 밸브(52)를 자동 제어하면서, 염소 함유 가스를 포함하는 에칭 가스에 의해 하층 Ti막을 에칭한다(스텝 S12). 하층 Ti막의 에칭을 종료 후, 처리 후의 기판 G를 반출하고(스텝 S13), 본 처리를 종료한다.
도 5의 (c)의 예에서는, 파장이 838㎚인 염소의 발광 강도의 기울기가 미리 설정된 임계값 이하로 되었을 때, 하층 Ti막의 종점을 검출하고, 또한 오버에칭에 의해 하층 Ti막의 하지막을 에칭한 후, 처리 후의 기판 G를 반출하고, 본 처리를 종료해도 된다. 또한, 파장이 838㎚인 염소는, 하층 Ti막의 에칭에 있어서 소비되지 않고 남은 염소 함유 가스에 포함되는 원소이다. 스텝 S12에 있어서의 임계값도, 스텝 S5 및 스텝 S11과는 다른 임계값으로서 설정된다.
또한, 상기 임계값의 값에 대해서는, 예를 들어 상기 실시 형태에서 사용한 종점 검출 시스템에 있어서는, 에칭이 상층 Ti로부터 Al으로 이행하는 경우에는 임계값을 200으로 설정하여 이것을 하회하면 상층 Ti의 에칭이 종료된 것으로 하였다. 또한, 에칭이 Al으로부터 하층 Ti으로 이행하는 경우에는, 임계값을 -10으로 설정하여 이것을 하회하면 Al의 에칭이 종료된 것으로 하였다. 또한, 에칭이 하층 Ti으로부터 하지막으로 이행할 때에는 임계값을 20으로 설정하여 이것을 하회하면 하지 Ti의 에칭이 종료된 것으로 하였다. 그러나, 이들 임계값의 값은 본 실시 형태의 발명에 있어서 본질적인 것이 아니라, 사용하는 종점 검출 시스템 등에 따라 적절하게 결정되어야 할 것이다. 또한, 이들 임계값은, 에칭 조건 등에 의해서도 바뀔 수 있다.
이상의 점에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에 의하면, Al막의 에칭 공정에 있어서, 압력 제어 밸브(52)의 개방도(APC 포지션)를 제1 개방도 값으로 설정한 상태로부터 가스 배기관(51) 내의 압력값에 따라 점차 개방하는 제어를 행한다. 또한, APC 포지션의 초깃값인 제1 개방도 값은, 상층 Ti막의 에칭 공정의 마지막에 샘플링된 APC 포지션을 베이스로서 최적화하는 제어를 행한다. 이에 의해, 처리실 S 내의 압력 변동을 억제하고, 프로세스 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 압력 제어 밸브(52)의 헌팅을 방지하여 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
이상적으로는, 처리실 S 내의 압력 변동에 의한 프로세스 성능에 대한 영향을 최소한으로 억제하기 위해, 도 3에 도시하는 압력계(CM1)(150) 및 압력계(CM2)(151)에 의해 처리실 S 내의 압력을 직접 계측하는 것이 바람직하다. 그러나, 압력계(CM2)(151)가 계측하는 처리실 S의 압력은 배기 공간의 압력과 반드시 동일하지 않고, 압력 제어 밸브(52)의 제어에 의해 가스 배기관(51) 내의 압력은 신속히 변화하지만, 처리실 S 내의 압력이 변화할 때까지는 어느 정도의 시간적인 지연이 생긴다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관한 압력 제어 밸브(52)의 제어에서는, 압력 제어 밸브(52)에 가까운 가스 배기관(51) 내의 압력을 압력계(CM)(54)에 의해 감시하고, 압력계(CM)(54)가 측정한 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)를 제어한다. 이에 의해, 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 제어하고 나서 가스 배기관(51) 내의 압력이 변화할 때까지의 지연이 생기기 어렵기 때문에, 압력의 추종성이 높아진다. 단, 본 실시 형태의 적용에 있어서, 압력계(CM1)(150) 또는 압력계(CM2)(151)가 측정한 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브(52)를 제어해도 된다.
[EPD 제어]
본 실시 형태에 관한 에칭 방법에서는, EPD 제어에 의해 최적의 타이밍에 상층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 자동 제어로부터, Al막의 에칭 시의 APC 포지션의 소여의 제어로 제어 방법을 전환한다. 마찬가지로 EPD 제어에 의해 최적의 타이밍에 Al막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어로부터, 하층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 자동 제어로 제어 방법을 전환한다.
도 5의 (a)는, 참고예 3에 관한 에칭의 결과이며, 도 5의 (b)는 본 실시 형태에 관한 에칭의 결과이다. 도 5의 (a)의 참고예 3에서는, 상층 Ti막의 에칭 시, Al막의 에칭시 및 하층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어 방법의 전환을 미리 정해진 시간에서 제어하였다. 도 5의 (a)는, 참고예 3에 있어서 압력계(CM2)(151)가 측정한 압력 P4와, 압력 제어 밸브(52)의 개방도 A4를 나타낸다.
도 5의 (b)에서는, 상층 Ti막의 에칭 시, Al막의 에칭시 및 하층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어 방법의 전환을 EPD 제어에 의해 행하였다. 도 5의 (b)는 본 실시 형태에 있어서 압력계(CM)(54)가 측정한 압력 P5와, 압력 제어 밸브(52)의 개방도 A5를 나타낸다.
또한, 도 5의 실험에 있어서의 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막의 에칭 프로세스 조건은 동일하게 하였다. 또한, 상층 Ti막의 에칭 시, Al막의 에칭시 및 하층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어 방법은, 도 4에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 관한 제어 방법을 사용하였다.
이 결과, APC 포지션의 제어 방법의 전환을 시간으로 제어한 참고예 3의 경우, 도 5의 (a)의 F1의 점선 프레임 내에 나타내는 바와 같이 Al막의 에칭 공정에서 압력계(CM2)(151)가 측정한 압력 P4가 상승하고, 배기 공간 및 처리실 S 내의 압력이 불안정해졌다.
한편, APC 포지션의 제어 방법 전환을 EPD 제어한 본 실시 형태의 경우, 최적의 타이밍에 상층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 자동 제어로부터, Al막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어로 전환할 수 있었다. 마찬가지로 EPD 제어에 의해 최적의 타이밍에 Al막의 에칭 시의 APC 포지션의 제어로부터, 하층 Ti막의 에칭 시의 APC 포지션의 자동 제어로 전환할 수 있었다. 이 때문에, 도 5의 (b)의 F2의 점선 프레임 내에 나타내는 바와 같이, 배기 공간 및 처리실 S 내의 압력을 안정시킬 수 있었다.
[다른 막의 적용예]
이상에서 설명한 본 실시 형태에 관한 에칭 방법에서는, 상층 Ti막, Al막 및 하층 Ti막의 적층막을 에칭 대상막으로서 사용하였다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법의 적용 범위는 이에 한정되지 않는다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 에칭 방법이 적용되는 다른 막 구조를 나타내는 도면이다.
예를 들어, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 단체의 Al막(1)을 에칭 대상막으로서 마스크(2)를 통하여 에칭하는 경우이며 마스크(2)에 카본이 포함되는 경우, Al막(1)을 에칭하고 있는 동안, 압력 제어 밸브(52)가 진동한다. 이 결과, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이 처리실 S 내의 압력 P가 진동한다. 이러한 현상에 대해 Al막(1)의 에칭 시에 본 실시 형태에 관한 에칭 방법을 적용하는 것이 유익하다.
도 6의 (c)는, 발광 분광 분석 장치(55)가 검출한 플라스마의 발광 강도 중, 파장이 396㎚인 Al의 발광 강도 I1과, 278.8㎚의 CCl의 발광 강도 I2의 일례를 나타낸다. 도 6의 (b) 및 (c)에 의하면, 압력 P가 최대일 때, Al의 발광 강도 I1이 최대 피크가 되고, CCl의 발광 강도 I2가 최소 피크가 된다. 한편, 압력 P가 최소일 때, Al의 발광 강도 I1이 최소 피크가 되고, CCl의 발광 강도 I2가 최대 피크가 된다.
이 현상은, 처리실 S 내의 압력 P가 높아지면, 주로 Al막(1)이 에칭되고, Al막(1)의 에칭 레이트가 올라가, Al의 발광 강도 I1이 높아진다. 한편, 처리실 S 내의 압력 P가 낮아지면, 주로 마스크(2)가 에칭되고, 마스크(2)의 에칭 레이트가 올라가, 마스크(2)에 카본이 포함되기 때문에 CCl의 발광 강도 I2가 높아진다. 이 때문에, 압력 제어 밸브(52)의 개방도를 자동 제어하면, 압력 P가 주기적인 변동에 따라 Al막(1)과 마스크(2)가 교대로 에칭되는 현상이 생긴다. 압력 P의 주기적인 변동은, Al막(1)의 에칭 및 마스크(2)의 에칭의 각각에 있어서, 에칭의 진행 자체가 압력의 변동을 초래하는 것에 기인한다.
이 경우, Al막(1)을 에칭하는 동안, 상층 Ti막과 하층 Ti막의 사이의 Al막을 에칭할 때와 마찬가지로, 압력 제어 밸브(52)의 개방도(APC 포지션)를 소여의 초기 값으로 설정한 상태로부터 압력값에 따라 점차 개방하거나 또는 닫는 제어를 행한다. 이에 의해, 처리실 S 내의 압력 변동을 억제하고, 압력 제어 밸브(52)의 헌팅을 방지하여 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 소여의 초깃값은, 예를 들어 미리 예비적인 에칭을 행하고, 그 결과로 정하는 등으로 할 수 있다.
이상의 점에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태의 에칭 방법에 의하면, 처리실 S 내의 압력을 안정적으로 제어할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태에 관한 에칭 방법 및 기판 처리 장치는, 모든 점에 있어서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취해 얻을 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시의 기판 처리 장치는, Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 장치이어도 적용 가능하다.
또한, 기판 처리 장치의 일례로서 플라스마 처리 장치를 들어 설명했지만, 기판 처리 장치는, 기판에 소정의 처리(예를 들어, 성막 처리, 에칭 처리 등)를 실시하는 장치이면 되며, 플라스마 처리 장치에 한정되는 것은 아니다. 에칭에 플라스마를 사용하지 않는 경우, EPD 제어에 있어서는 플라스마 발광이 아니고 프로브 광을 입사해 흡수율을 모니터하거나 하여 Al의 에칭 공정을 제어해도 된다.

Claims (8)

  1. (a) 제1 티타늄막과 상기 제1 티타늄막의 하층의 알루미늄막을 갖는 적층막이 형성된 기판을 처리실 내에 배치하는 공정과,
    (b) 압력 제어 밸브를 개재하여 배기관에 의해 배기 장치에 접속된 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력의 변화에 추종하여 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 자동 제어하면서, 유기 재료를 포함하는 마스크를 통하여 상기 제1 티타늄막을 에칭하는 공정과,
    (c) 상기 (b)에 있어서 샘플링된 상기 압력 제어 밸브의 개방도 값으로부터 제1 개방도 값을 산출하는 공정과,
    (d) 상기 알루미늄막의 에칭 개시 시에 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 값으로 설정하고, 상기 알루미늄막을 에칭하는 공정과,
    (e) 상기 (d)에 있어서 상기 압력을 감시하고, 상기 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에, 상기 제1 개방도 값을 미리 정해진 변화량에 의해 제2 개방도 값으로 변경하는 공정을 갖고,
    (f) 상기 알루미늄막의 에칭이 종료될 때까지 사이에, 상기 (e)를 1회 이상 행하는, 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (d)에 있어서 상기 압력은, 상기 압력 제어 밸브의 근방의 상기 배기관 내의 압력이며 상기 압력 제어 밸브의 상류측에서 계측되는,
    에칭 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (b)의 에칭 및 상기 (d)의 에칭은, 염소 함유 가스를 플라스마화하여 실시되는,
    에칭 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c)는, 상기 (b)에 있어서 마지막에 샘플링된 상기 압력 제어 밸브의 값을 포함하는 복수의 상기 압력 제어 밸브의 값에 기초하여 상기 제1 개방도 값을 산출하는,
    에칭 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (d)는, 상기 알루미늄막의 에칭 개시 시에 상기 압력 제어 밸브의 개방도를, 상기 제1 개방도 값에 미리 정해진 오프셋값을 가산한 값으로 설정하는,
    에칭 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적층막은, 상기 알루미늄막의 하층에 제2 티타늄막을 갖고,
    (g) 상기 (f)의 후, 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력의 변화에 추종하여 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 자동 제어하면서, 상기 제2 티타늄막을 에칭하는 공정을 갖는
    에칭 방법.
  7. 제6항에 있어서, (h) 상기 처리실 내의 플라스마의 발광 강도를 측정하는 공정을 갖고,
    상기 플라스마의 발광 강도에 기초하여, 상기 (b)로부터 상기 (d)로의 에칭의 전환 및 상기 (d)로부터 상기 (g)로의 에칭의 전환을 행하는,
    에칭 방법.
  8. 기판을 배치하는 처리실과, 압력 제어 밸브를 개재하여 배기관에 의해 상기 처리실에 접속되는 배기 장치와, 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력을 측정하는 압력계와, 제어부를 갖는 기판 처리 장치이며,
    상기 제어부는,
    (a) 제1 티타늄막과 상기 제1 티타늄막의 하층의 알루미늄막을 갖는 적층막이 형성된 기판을 상기 처리실 내에 배치하는 공정과,
    (b) 상기 압력계에 의해 측정된 상기 처리실 내 또는 상기 배기관 내의 압력의 변화에 추종하여 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 자동 제어하면서, 유기 재료를 포함하는 마스크를 통하여 상기 제1 티타늄막을 에칭하는 공정과,
    (c) 상기 (b)에 있어서 샘플링된 상기 압력 제어 밸브의 개방도 값으로부터 제1 개방도 값을 산출하는 공정과,
    (d) 상기 알루미늄막의 에칭 개시 시에 상기 압력 제어 밸브의 개방도를 상기 제1 개방도 값으로 설정하고, 상기 알루미늄막을 에칭하는 공정과,
    (e) 상기 (d)에 있어서 상기 압력을 감시하고, 상기 압력이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에, 상기 제1 개방도 값을 미리 정해진 변화량에 의해 제2 개방도 값으로 변경하는 공정,을 제어하고,
    (f) 상기 알루미늄막의 에칭이 종료될 때까지 사이에, 상기 (e)를 1회 이상 행하도록 제어하는,
    기판 처리 장치.
KR1020210068922A 2020-06-09 2021-05-28 에칭 방법 및 기판 처리 장치 KR102607077B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020100202A JP7479207B2 (ja) 2020-06-09 2020-06-09 エッチング方法及び基板処理装置
JPJP-P-2020-100202 2020-06-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210152947A true KR20210152947A (ko) 2021-12-16
KR102607077B1 KR102607077B1 (ko) 2023-11-29

Family

ID=78835771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210068922A KR102607077B1 (ko) 2020-06-09 2021-05-28 에칭 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7479207B2 (ko)
KR (1) KR102607077B1 (ko)
CN (1) CN113782412A (ko)
TW (1) TW202213498A (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010067192A (ko) * 1999-12-08 2001-07-12 고미야 히로요시 플라즈마 ｃｖｄ 장치의 챔버 클리닝 방법 및 플라즈마ｃｖｄ 장치
KR20090004596A (ko) * 2007-06-29 2009-01-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 진공 처리 장치, 진공 처리 방법 및 기억 매체
KR20120067301A (ko) * 2010-12-15 2012-06-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및, 기억 매체
KR20130136451A (ko) * 2010-08-26 2013-12-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 광학 모니터 장치
KR20180018411A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 시스템
JP2018041890A (ja) 2016-09-09 2018-03-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
JP2019124500A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01268029A (ja) * 1988-04-20 1989-10-25 Hitachi Ltd 半導体製造装置の圧力制御方法
US7381650B2 (en) * 2003-04-07 2008-06-03 Unaxis Usa Inc. Method and apparatus for process control in time division multiplexed (TDM) etch processes
JP2008072030A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理装置の異常検出方法、及びプラズマ処理方法
JP5528363B2 (ja) * 2011-01-20 2014-06-25 パナソニック株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
DE102012202611A1 (de) * 2012-02-21 2013-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems
JP5497091B2 (ja) * 2012-03-26 2014-05-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法
JP6080506B2 (ja) * 2012-11-07 2017-02-15 東京エレクトロン株式会社 真空装置、その圧力制御方法及びエッチング方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010067192A (ko) * 1999-12-08 2001-07-12 고미야 히로요시 플라즈마 ｃｖｄ 장치의 챔버 클리닝 방법 및 플라즈마ｃｖｄ 장치
KR20090004596A (ko) * 2007-06-29 2009-01-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 진공 처리 장치, 진공 처리 방법 및 기억 매체
KR20130136451A (ko) * 2010-08-26 2013-12-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 광학 모니터 장치
KR20120067301A (ko) * 2010-12-15 2012-06-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및, 기억 매체
KR20180018411A (ko) * 2016-08-12 2018-02-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 시스템
JP2018041890A (ja) 2016-09-09 2018-03-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
KR20180028949A (ko) * 2016-09-09 2018-03-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라스마 에칭 방법
JP2019124500A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体

Also Published As

Publication number Publication date
JP7479207B2 (ja) 2024-05-08
TW202213498A (zh) 2022-04-01
JP2021197378A (ja) 2021-12-27
CN113782412A (zh) 2021-12-10
KR102607077B1 (ko) 2023-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10593519B2 (en) Plasma processing apparatus
KR101813490B1 (ko) 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치의 제어 방법
US10115567B2 (en) Plasma processing apparatus
US9831064B2 (en) Plasma processing apparatus
US9337056B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
US9805916B2 (en) Plasma processing apparatus
JPH1064882A (ja) ポリマ硬化前駆体材料の熱源を有するプラズマリアクタ
JP2006351887A (ja) プラズマ処理装置
US9312105B2 (en) Method for etching insulation film
KR20190069616A (ko) 선택적 식각률 모니터
JP5595134B2 (ja) ドライエッチング装置及びドライエッチング方法
US20100252198A1 (en) Plasma processing apparatus and method
KR20210152947A (ko) 에칭 방법 및 기판 처리 장치
US20150041060A1 (en) Plasma processing apparatus
KR102281211B1 (ko) 에칭 방법
KR101895931B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
JP3534716B2 (ja) プラズマ処理方法
KR20030084546A (ko) 플라즈마처리방법 및 장치
JPH1064886A (ja) ドライエッチング装置およびドライエッチング方法
KR101066972B1 (ko) 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법
JP2007273718A (ja) プラズマ処理装置と方法
JPH10116817A (ja) ドライエッチング装置およびその管理方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right