TW201034072A - Plasma etching method and plasma etching device - Google Patents

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TW201034072A TW098138329A TW98138329A TW201034072A TW 201034072 A TW201034072 A TW 201034072A TW 098138329 A TW098138329 A TW 098138329A TW 98138329 A TW98138329 A TW 98138329A TW 201034072 A TW201034072 A TW 201034072A
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Tetsuya Nishizuka
Masahiko Takahashi
Toshihisa Ozu
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Tokyo Electron Ltd
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Description

201034072 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝 置，特別是關於一種不受蝕刻圖樣密度之限制而能以相 同深度與相同形狀來進行電漿钱刻的電漿蝕刻方法及 電漿蝕刻裝置。 【先前技術】 近來，由於LSI之高集積化、高速化之需求而使得 © 構成LSI之半導體元件的設計規則日漸微細化。於晶片 内形成多數個半導體元件時’各半導體元件之間必須為 電性分離以避免元件之間相互造成不良影響。作為前述 用以形成分離半導體元件的元件分離構造之元件分離 技術，已知有一種 STI(Shallow Trench Isolation:淺溝 槽槽元件分離)製程。STI製程係於矽基板(半導體晶圓） 表面以異方性蚀刻來形成溝槽（trench)，並以氧化梦等 絕緣物埋入該溝槽，針對埋入後的絕緣物進行平坦化，❹ 而藉由前述所形成的絕緣物來分離元件之方法。相較於 其他如 LOCOS(Local Oxidation of Silicon :選擇性局 部氧化分離)之元件分離技術，STI製程具有橫向寬度較 小’可更進一步進行微細化之優點。 參考圖1來說明STI製程中的溝槽形成步驟。首 先’於石夕基板(半導體晶圓）211上形成薄氧化膜（si〇2) 或氮化膜(SiN)等絕緣膜後，如圖1(a)所示，針對該絕緣 201034072 膜進行微影及蝕刻而圖樣化，以獲得用以蝕刻半導體晶 圓211的敍刻遮罩212。其次’如圖1(b)所示，使用触 刻遮罩212來針對半導體晶圓211進行蝕刻，以形成淺 溝槽。 該钱刻處理中，一般係藉由電漿來讓蝕刻氣體活性 化，再將形成有蝕刻遮罩212的半導體晶圓211曝露在 受活性化之蝕刻氣體中，藉以針對半導體晶圓211進行 蝕刻以形成特定圖樣。 產生電聚的方式有 ECR(Electron Cyclotron Reson ance)方式、平行平板方式等’但一般廣泛使用的微波電 漿裝置’其係以微波來產生高密度電漿的微波方式，並 月匕在0.1mTorr(13.3mPa)〜數lOmTorr(數Pa)左右的較低 壓力（高真空狀態）下穩定地產生電漿。特別是，常使用 RLSA(Radial Line Slot Antenna)微波電聚方式的電漿 餘刻裝置’其電漿密度高而電子溫度低，且具有優良之 電聚密度均勻性’能減少對被處理基板所造成的損傷並 均勻地進行餘刻（例如，參照專利文獻U。 此時’可依需求於載置有半導體晶圓的載置台上施 加特疋RF(Radi〇 FreqUenCy)頻率的高頻電功率來作為 交流偏磨電功率，來將電漿所產生的離子吸引至半導體 晶圓表面’故可有效率地進行蝕刻（例如，參照專利文 獻2)。 專利文獻1 :國際公開06/064898號 專利文獻2 :日本特開2006-156675號公報 5 201034072 【發明内容】 然而，使用前述電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置而於 半導體晶圓上形成溝槽(trench)時，會有下述問題。 半導體晶圓上係具有應密集形成寬度較狹窄之漭 槽(trench)的「高密度」用區域(例如圖i(a)所示D部分）、 以及形成寬度較寬之溝槽(trench)的「低密度」區域(例 如圖1(a)所示I部分）。而會有高密度區域處的蝕刻形狀 與低密度區域處的蝕刻形狀相異（圖樣密度所造成之形 狀差）等問題。 特別是’溝槽(trench)底面無法形成平坦狀，相較 於溝槽底面之端部(例如圖1(b)所示Ts)，其中心係朝上 方隆起’而具有形成凸狀底面（底層溝槽形狀）的傾向， 前述傾向於低圖樣密度的區域會成為顯著的問題。 該底層溝槽形狀的主要原因例舉有餘刻反應生成 物的附著。為了防止前述附著，則會有必須增加蝕刻氣 體之流量及處理容器之排氣量等問題。 再者 於數lOmTorr以下之較低壓力區域，溝槽 (trench)之溝槽寬度會較溝槽上端處的溝槽寬度更寬： 即容易發生所謂的侧壁蝕刻（side etch)，會有使得形 控制性惡化的問題。 ^ 有鑑於前述各點，本發明係提供一種無需增加蝕 氣體流量及處理容器排氣量，不受蝕刻圖樣密度之限制 而能進行相同深度與相同形狀之電漿蝕刻的電漿蝕刻 201034072 方法及電漿蝕刻裝置。 本發月第1樣恝係提供一種使用電聚儀刻裝置來 進行的電聚蚀刻方法，該電漿餘刻装置具備有： 處理容器’係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； 載置台’係設置於該處理纟器内以載置被處理體； 、微波穿透板’係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 ❹ 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成 :微波產生裝 置m產生特定頻率的微波；模式變換器，係經由 矩形^波管與匹配電路而連接至該微波產生裝置，並用 以使刖述所產生的微波轉換為特定之鶴模式；同軸導 波管’係用以傳播前述具特定振動模式的微波；導電體 之框體’係連接至麵轴導波管的外料體；由導電體 所组成的槽妹，係設置於該微波穿透板的上方面，該 ® 同軸導波管的中心導體係連接至其中心部處，並具有複 =個貫通孔；以及介電體板，係設置於該槽孔板與該框 體之間；. .氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 ，内， 。 排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特定壓 刀， 該载將交__功率供給至 7 201034072 率 偏壓電功率控制機構’係用以控制該交流偏壓電功 該電漿_方法中，係針對該载置台交互地 行該交流偏壓電功率的供給與停止供給，且於: 給有該交流偏壓電功率之期間與停止供給該交产偏懕 電功率之顧的總合時間，供給㈣交流騎電功= 期間的比例為G.!以上且0.5以下之方式來控制該交产 偏壓電功率。 /;Η·
本發明第2樣態係提供一種電漿蝕刻裝置，具 有： ^ 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可_ 空排氣； 4丁具 載置台，係設置於該處理容器内以載置被處理體； 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 处
微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生聿 置，係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係經^ 矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生裝置，並用Ρ 使前述所產生的微波轉換為特定之振動模式；同軸導波 管，係用以傳播前述具特定振動模式的微波；導電體之 框體，係連接至該同軸導波管的外部導體；由導電體所 組成的槽孔板’係設置於該微波穿透板的上方面，該同 轴導波管的中心導體係連接至其中心部處，並具有;^數 個貫通孔；以及介電體板，係設置於該槽孔板與該框體 8 201034072 之間； 氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 内； 排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特定壓 力； 偏壓電功率供給機構，係將交流偏壓電功率供給至 該載置台；以及 偏壓電功率控制機構，係用以控制該交流偏壓電功 率。 該偏壓電功率控制機構係對載置台交互地反覆執 行該交流偏壓電功率的供給與停止供給，且以相對於供 給有該交流偏壓電功率之期間與停止供給該交流偏壓 電功率之期間的總合時間，供給有該交流偏壓電功率之 期間的比例為0.1以上且0.5以下之方式來控制該交流 偏壓電功率。 本發明第3樣態係提供一種使用電漿蝕刻裝置來 進行的電漿蝕刻方法，該電漿蝕刻裝置具備有： 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； 載置台，係設置於該處理容器内以载置被處理體； 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裝 置，係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係經由 9 201034072 矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生裝置，並用以 使前述所產生的微波轉換為特定之振動模式；同軸導波 管，係用以傳播前述具特定振動模式的微波；導電體之 框體，係連接至該同轴導波管的外部導體；由導電體所 組成的槽孔板，係設置於該微波穿透板的上方面，該同 轴導波管的中心導體係連接至其中心部處，並具有複數 個貫通孔；以及介電體板，係設置於該槽孔板與該框體 之間； 氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 内； 排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特定壓 力； 偏壓電功率供給機構，係將交流偏壓電功率供給至 該載置台；以及 偏壓電功率控制機構，係用以控制該交流偏壓電功 率0 該電漿蝕刻方法中，係交互並反覆地執行藉由第1 供給電功率來供給該交流偏壓電功率的期間以及藉由 小於該第1供給電功率的第2供給電功率來供給該交流 偏壓電功率的#間，且以相對於以該第1供給電功率來 供給該交流偏壓電功率之期間與以該第2供給電功率 來供給該交流偏壓電功率之期間的總合時間，以該第1 供給電功率來供給該交流偏壓電功率之期間的比例為 0.1以上且0.5以下之方式，而藉由偏壓電功率控制機 201034072 構來控制該交流偏壓電功率》 本發明第4樣態係提供一種電漿蝕刻裴置，具備 有： ’、 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； / 載置台’係設置於該處理容器内以载置被處理體；
❹ 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 之間 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裝 置，係用以產生特定頻率的微波，·模式變換器，係經^ 矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生震置，並用以 使前述所產生的微波轉換為特定之振動模式；同轴導波 管，係用以傳播前述具特定振動模式的微波;’導電體之 框體，係連接至該同軸導波管的外部導體；由導電體所 紕成的槽孔板，係設置於該微波穿透板的上方面，該 轴導波管的中心導體係連接至其中心部處，並具有^數 個^通孔；以及介電體板’係設置於該觀板與該框體 至該處理容器 氣體供給機構，係將處理氣體供給 内； 力； 排氣機構’係使得該處理容器内部保持於特· 定壓 偏壓電功率供給機構’係將交流偏壓 該載置台；以及 年i、給至 201034072 偏壓電功率控制機構，係用以控制該交流偏壓電功 率。 該偏壓電功率控制機構係交互並反覆地執行藉由 第1供給電功率來供給交流偏壓電功率的期間以^藉 由小於該第1供給電功率的第2供給電功率來供給交流 偏壓電功率的期間’且以相對於以該第1供給電功率$ 供給該交流偏壓電功率之期間與以該第2供給電功率 來供給該交流偏壓電功率之期間的總合時間，以該第\ 供給電功率來供給該交流偏麗電功率之期間的比^例為❹ 0.1以上且0.5以下之方式來控制該交流偏壓電功率。 【實施方式】 依本發明實施形態，無需增加蝕刻氣體流量及處理 容器排氣量’能不受姓刻圖樣密度之限制而進行相同深 度與相同形狀的電漿蝕刻。 以下’參考添附圖式來說明非用以限定本發明的例 示實施形態。添附全圖式中’關於相同或相對應之組件❹ 或部品’係賦予相同或相對應的參考符號，並省略重複 說明。又’圖式之目的非用以顯示組件或部品之間，抑 或顯示各層厚度之間的相對比例關係，因此，具體之厚 度或尺寸應參考下述非用以限定的實施形態，並由熟悉 該行業者決定。 圖2係本實施形態之電漿蝕刻裝置的模式剖面 圖。圖3係本實施形態之電漿蝕刻裝置所使用之槽孔板 201034072 的俯視圖。 本實施形態之電漿蝕刻裝置100係使用具有複數 槽孔的槽孔板(特別是 RLSA(Radial Line Slot Antenna ; 放射狀槽孔天線))來作為平面天線以將微波導入至處理 室内’而構成能藉以產生高密度之低電子溫度微波電漿 的RLSA微波電漿蝕刻裝置。 電漿蝕刻裝置100係具備處理容器101、載置台 1〇5、微波穿透板28、微波供給機構、氣體供給機構、 排氣裝置24、偏壓電功率供給機構以及偏壓電功率控 制機構113d。微波供給機構係包含有微波產生裝置 39、模式變換器40、同軸導波管37a、屏蔽蓋體34、槽 孔板31，以及慢波材33。氣體供給機構係包含有第1 氣體供給機構116、第2氣體供給機構122。偏壓電功 率供給機構係包含有交流電源113b。 處理容器101係例如侧壁或底部藉由鋁製等導電 體材料來形成氣密結構，並具有筒體狀的形狀。處理容 器101本身係接地狀態。另外，處理容器101之形狀亦 可為角筒狀(四角狀）而非圓筒狀。 該處理容器101内係設置有圓板狀载置台105，能 於其上方面載置有作為袜處理體的例如半導體晶圓 W(以下稱作晶圓W)。載置台1〇5係具有：台座，係具 有上方中央部突出呈凸狀的圓板形狀；以及靜電夾持器 111，係設置於該台座上，並具有約略相等於晶圓w的 外形。靜電夾持器111係具有於絕緣材之間介設有電極 13 201034072 112的結構，從直流電源113a處將直流電功率供給至電 極112，而能藉由庫侖力以靜電保持該晶圓w。又載 置台105係經由電容113c而連接有交流電源113b(偏壓 電功率供給機構）。交流電源113b所供給之交流偏壓電 功率的頻率主要係為13.56MHz，但亦可為例如800kHz 或 2MHz。 又，載置台105厨圍係設置有擋板8(baffleplate)， 其係具有多數個排氣孔8a以使處理容器ι〇1内部均句 地排氣。擋板8下方係形成有包圍載置台1〇5般的排氣 空間19，該排氣空間19係經由排氣管23而連通至排 氣裝置24，藉此能使得處理容器1〇1内均勻地進行排 氣。 又’載置台1G5内部係設置有圖中未顯示的溫度調 節媒介室’將溫度調節媒介導人至該溫度調節媒介室並 使其循環’可藉此將載置台1G5調節至所期望的溫度。 具體說明，於絕緣板1〇3、載置台1〇5以及靜電夾^器 111係形成有氣體通道114’其係用來將傳熱媒介(例如 He氣體等）以特定壓力（反壓)供給至被處理體（晶圓 内面，藉由該傳熱媒體而在载置台1〇5與晶圓1之 進行熱傳導，使得晶圓W維持於特定溫度。 曰 載置台105之上端周緣部係圍繞著載置於靜電爽 持器ill上之晶圓w般地設置有環狀對焦環115。該對 焦環115係由喊或石英等絕緣性材料所形成， 201034072 又’載置台105内係設置有作為加熱機構的電阻加 熱器，可依需求來加熱晶圓W。
處理容器101侧壁係設置有環狀的氣體導入組件 15 ’該氣體導入組件15係連接有第i氣體供給機構 L另外，氣體導入組件15亦可具有淋___ 而非環狀。該第1氣體供給機構116係具有 而可對應不同處理來供給任意種類的氣體。氣體種^並' 無特別限定’但本實施形態中係具有&氣體供給源 117、HBr氣體供給源118，該等氣體係經由各氣體管線 20而抵達氣體導入組件15,再從氣體導入組件15導入 ^處理容器101内。另外，各氣體管線2〇係設置有質 里机里，制器21以及位於其前後側的開關閥門22。 勺人排氣二間19係連接有排氣管23，該排氣管23係 =有高速真及壓力敏_巾未齡），並連 ^作為排氣機構以及壓力控制機構的排氣裝置24。 排氣裝置24之作動來將供給至處理容器ι〇ι内 ^體=地排出至排氣㈣19内，再經由排氣㈣ 至輯=^。#以使得處理容器1〇1 _會高速地減壓 行==辭G.13叫又，㈣織間來進 處理谷益10 1側卷糸 來於鄰接電漿侧Λ ^ 人"25，係用 進行晶圓w或仿真、曰圓：的搬送室(圖中未顯示)之間 用來開_搬出入=Wd的搬出入；以及關26, 15 201034072 處理合器101具有朝上方形成開口的開口部沿該 開口部周緣部設置有環狀支撐部27。由介電體(例如石 英、Al2〇3、A1N等)所製成而可使微波穿透的微波穿透 板28係藉由密封組件29來氣密地安裝至支擔部27。 藉以使得處理容器1〇1内部保持於氣密狀態。又，支撐 部27係可由例如A1合金或不鏽鋼所形成。 微波穿透板28之上方面設置有圓板狀的槽孔板 31。另外，槽孔板31亦可為角板狀（四角狀)形狀。藉由 處理容器101之周緣上端部來支撐槽孔板31周緣部， 藉以將槽孔板31安裝至處理容器ι〇1。槽孔板31係由 銅板、Ni板或鋁板所製成，其表面係經例如鍍銀或鑛 金處理。又，槽孔板31係形成有貫穿該槽孔板31的多 數個微波放射孔32及貫通孔32a。例如圖3所示，該微 波放射孔32具有長溝槽(槽孔)形狀，且典型的係將兩相 鄰接的微波放射孔32排列呈「T」字狀。該等複數個微 波放射孔32係呈同心圓狀配置。又’微波放射孔32亦 可配置呈例如螺旋狀、放射狀而非同心圓狀，再者，亦 可配置呈圓形、圓弧等其他形狀。另一方面，貫通孔 32a係形成於槽孔板31之幾乎中心處’藉以構成從後述 氣體入口 69至晶圓W上方空間（處理容器101内部）的 氣體通道68。 再次參考圖2，模式變換器40係經由矩形導波管 37b與匹配電路38而連接至用以產生特定頻率之微波 的微波產生裝置％。模式變換器40係將微波產生裝置 201034072 39所產生之微波的振動模式變換成特定振動 同 軸導波管37a係用以傳播具有特定振動模式的微波。作 為框體的屏蔽蓋體34係由導電體所製成，並與同軸導 波管37a之外部導體37c相互連接❶又，同轴導波管37& 之中心導體41係連接至槽孔板31中心部。 槽孔板31之上方面係設置有慢波材33(作為介電 體板），且其介電率係大於真空之介電率。由於真空中 e 微波之波長較長，故該慢波材33係具有縮短微波波長 的功能。另外，可使得槽孔板31與微波透過窗28緊密 接觸，又，可使得慢波材33與槽孔板31亦緊密接觸。 處理容器101上方面係設置有由例如鋁或不鏽鋼等金 屬材料導電體所製成的屏蔽蓋體34,藉以覆蓋該等槽 孔板31以及慢波材33。即，慢波材33係設置於槽孔 板31與屏蔽蓋體34之間。處理容器101上方面與屏蔽 蓋體34係藉由密封組件35來形成密封。屏蔽蓋體34 φ 係形成有複數個冷卻水流路34a，藉由讓冷卻水流通於 其中’便可冷卻槽孔板31、微波穿透板28、慢波材33 以及屏蔽蓋體34-另外，屏蔽蓋體34係接地狀態。 屏蔽蓋體34之上壁中央處係形成有開口部36，該 開口部36連接有導波管37。如前述般，導波管37端 部係經由匹配電路38而連接有微波產生裝置39。藉 此’將微波產生裝置39所產生之微波（例如頻率 2.45GHz)經由導波管37而傳播給槽孔板31。另外，微 波產生裝置39所產生之微波頻率亦可為8.3GHz、 17 201034072 1.98GHz 等。 導波管37係具有：剖面呈圓形的同軸導波管37a， 係從該屏蔽蓋體34之開口部36朝上方延伸而出；以及 矩形導波管37b，係連接至該同軸導波管37a之上端 部。矩形導波管37b與同軸導波管37a之間的模式變換 器40係具有能將傳播於矩形導波管37b内的微波從TE 模式變換成TEM模式的功能。同轴導波管37a中心處 係延伸設置有中心導體41，中心導體41之下端部係連 接至槽孔板31之中心部。藉此，微波會通過中心導體❹ 41之外側空間（同轴導波管37a内側）而到達慢波材33， 且以放射狀地傳播於介設在屏蔽蓋體34與槽孔板31之 間的慢波材33内部’再經由槽孔板31所設置的微波放 射孔32而朝向微波穿透板28進行傳播。另一方面，同 軸導波管37a外側係延伸設置有外部導體37c，該外部 導體37c之下方部係連接固定於屏蔽蓋體34(導電體）。 本實施形態之電漿蝕刻裝置1〇〇除了前述連接至 氣體導入組件15的第1氣體供給機構116以外，亦設❹ 置有另一氣體供給系統的第2氣體供給機構122。具體 說明，該第2氣體供給機構122係具有貫穿同軸導波管 37a之中心導體4卜槽孔板31及微波穿透板28而通往 處理容器101所形成的氣體通道68。即，該氣體通道 68係由同轴導波管37a之中心導體41所劃分形成，且 於屏蔽蓋體34處係插入至屏蔽蓋體34之開口部36而 連接至槽孔板31。 18 201034072 接著，中心導體41上端部所形成的氣體入口的 連接有途中介設有開關閥門70與質量流量控制器心 之第2氣體供給機構Π2 ’可依需要針對所期望二 進行供給並控制其流量。 電聚蚀刻裝置100之各構成部位係連接至製程 制器50’而由製程控制器5〇進行控制。製程控制器^ 係連接有可讓製程管理者輸人操仙令#崎對 ❹ 侧裝置⑽進行管理用的鍵盤、以及由用以顯示 蚀刻裝置100稼動狀況之顯示器等所組成的使 ^ 面部51。 1 又，製程控制器50係連接至記憶部52，其係連 而儲存有以製程控制器50來針對電漿蝕刻裝置1〇〇所 執行之各種處理進行㈣用的控触式(㈣)或處 件資料等的製程配方(recipe^)。 ’、
接著，依需要，藉由來自使用者介面部51的指示 等將任思之製程配方從記憶部52叫出並以製程控制器 5〇來執行，便可於製程控制器5()之控制下以電浆處理 裝置剛來進行所期望之處理。又，控制程式與處 程配方可儲存於電腦可讀取之記憶媒體(例 ROM、硬碟、軟碟、快閃記憶體等），再從記 媒，抑或從其他裝置處透過例如專用回線而儲存於‘己 憶部52。 其次，參考圖2、圖4A、圖4B及圖5來說明使用 本實施形態電漿蘭裝置的電㈣刻方法。 19 201034072 首先’如圖2所示’藉由搬送手臂（圖中未顯示）來 使得半導體晶圓W通過閘閥26而收納至處理容器1〇1 内部’使得昇降鎖（圖中未顯示）上下移動而藉以將晶圓 W載置於載置台105上方面，並以靜電失持器U1來靜 電保持該晶圓W。 如圖5(a)所示’ §玄晶圓W(基板11)之上方面係已形 成有圖樣化之#刻遮罩12。姓刻遮罩12係由或 SiN膜所組成，溝槽(trench)之寬度係設定為例如65nm 以下。另外，圖5(a)以及圖5(b)中，D1以及χ)2係各自 ❿ 代表蚀刻遮罩12中圖樣密度較高的區域，而^以及12 則各自代表蚀刻遮罩12中圖樣密度較低的區域。 又，於載置台105設置有加熱機構之情況，便藉由 該機構來讓晶圓W維持於特定之製程溫度。 使得處理容器101内部維持於特定製程壓力（例如 0.01〜數Pa範圍之壓力），經由第1氣體供給機構116 之氣體導入組件15與第2氣體供給機構122之氣體通 道68來供給特定流量之蝕刻氣體(例如HBr氣體)及電❹ 漿氣體(例如Ar氣體）。又，藉由排氣裝置24來使得處 理容器101内部維持於特定之製程壓力。 又，微波產生裝置39係產生出具有例如2.45GHz 頻率之TE模式的微波’於匹配電路38以及矩形導波管 37b傳播而到達模式變換器40，並於此處從TE模式變 換為TEM模式。TEM模式之微波係於同軸導波管37a 傳播並通過中心導體41與外部導體37c之間的空間而 20 201034072 到達慢波材33。此處，藉由慢波材33來使得微波之波 長縮短，同時當微波放射狀地傳播於慢波材33内部 時’會從槽孔板31之微波放射孔32處經由微波穿透^ 28而將該微波導入至槽孔板31下方的處理空間（電衆 空間）SP内。藉此於處理空間（電漿空間）sp中，利用電 漿來使得蝕刻氣體及電漿氣體活性化，再藉由活性彳匕後 的蝕刻氣體來進行電漿蝕刻。 ❹ 使用本實施形態之電漿餘刻裝置的電漿蝕刻方法 中，如圖4A所示，偏壓電功率控制機構113(1係控制交 流電源113b之交流偏壓電功率，以相對於交流電源 113b(偏壓電功率供給機構)向載置台1〇5供給交流偏壓 電功率之時間與交流電源113b向載置台1〇5限制或停 止供給交流偏壓電功率之時間的總合時間，使得交流電 源113b向载置台105供給交流偏壓電功率之時間ς比 例為0.5以下。以下說明中，交流電源113b供給交流 ❹ 偏壓電功率的時間稱作ON時間，且交流電源U3b限 制或停止供給交流偏壓電功率的時間則稱作〇FF時間。 即，偏壓電功率控制機構113d係以交互地反覆執 行促進晶圓W蝕刻之製程與妨礙晶圓w蝕刻之製程的 方式來控制交流電源113b。菸中，促進晶圓w蝕刻之 製程係於〇]S[時間T1(圖4A)的期間内，從交流電源 113b(偏壓電功率供給機構)向載置台1〇5供給交流偏壓 電功率P1而藉以促進晶圓W蝕刻；妨礙晶圓w蝕刻 製程係於OFF時間T2(圖4A)的期間内，從交流電源 201034072 113b將較交流偏壓電功率ρι(第！供給電功率）更小的 交流偏壓電功率P2(第2供給電功率）供給至載置台 105’抑或藉由停止供給交流偏壓電功率ρι來妨礙晶圓 W蝕刻。前述控制係以相對於〇N時間T1與〇FF時間 T2之總合時間（T1 + T2)，使得〇N時間T1之比例 (T1/(T1 + T2))的工作時間比為〇5以下之方式來進行 的。即，如圖4Α所示，使得Τ1^Τ2之關係成立。 其次’說明使用本實施形態電漿蝕刻裝置的電漿蝕 刻方法之效果。 ❹ ，依本發明人之見解，習知STI製程中，導致無法在 不受圖樣密度之限制而以相同深度與相同形狀進行蝕 刻之問題、以及導致於溝槽(trench)底面會形成底層溝 槽形狀之問題的主要原因係由於蝕刻所產生的反應生 成物附著於矽基板(半導體晶圓）。因此，本實施形態之 電漿餘刻方法的主要效果係藉由以触刻所產生的反應 生成物不#附著於石夕基板(半導體晶圓）而逐次地將反應 生成物排出的方式所達成。 ❹ 具體說明’偏麗電功率控制機構113d於圖4A所示 ON時間T1的期間内’係使得交流電源113b向載置台 105供給交流偏壓電功率ρι的方式來進行控制。該on 時間τι的期間如圖4B(a)所示，係可促進晶圓貿之蝕 刻處理°又’基板與蝕刻氣體相互反應所生成的反應生 成物R會於電漿空間sp與晶圓W之間累積增加。其 -人偏壓電功率控制機構113d於圖4A所示OFF時間 22 201034072 T2的期間内，係使得交流電源113b向載置台105供給 較交流偏壓電功率P1更小之交流偏壓電功率P2、抑或 停止供給交流偏壓電功率。該OFF時間T2的期間如圖 4B(b)所示，係可妨礙蝕刻處理。又，藉由蝕刻氣體及 電漿氣體之供給及排氣裝置之排氣來將反應生成物R 排出至排氣裝置，故可減少反應生成物R。圖1所示習 知連續波偏壓(CW偏壓）製程中，未被排出而殘留於電 漿空間SP中的反應生成物會因電漿而解離，成為蝕刻 劑（etchant)而抵達晶圓W上方並附著（堆積)於晶圓w， 但依本實施形態，於0FF時間T2的期間内能減少反應 生成物R，故可減低附著物的量。因此，無關於餘刻遮 罩之圖樣密度，且無論是晶圓W之中心部或周緣部皆 能在保持一定之蝕刻率及底層溝槽比的狀態下進行蝕 刻。 即，為了於OFF時間T2的期間内使得於ON時間 T1的期間所生成的反應生成物R減少，故工作時間比 (T1 / (T1 + T 2))需控制而縮短至特定值以下。進行後述測 定及評價後的結果，已知工作時間比(T1/(T1 + T2))為 0.5以下時，便可達到前述之效果。 界一方面’如果欲使得反應生成物R不會附著於石夕 基板(半導體晶圓）處，亦可考慮例如增加蝕刻氣體及電 毁氣體之氣體供給量來增加處理容器内排氣之排氣量 的方法，抑或藉由在HBr或Cb等蝕刻氣體中添加氧系 或氟系氣體來作為蝕刻氣體以防止附著的方法等。 23 201034072 但是’增加侧氣體及氣體之氣祕給量來增 加處理容器内排氣之排氣量的方法會有必須大幅增加 氣體消耗量、必須使用大型之排氣裝置、必須大幅增加 排氣裝置之雜電功率、使得半導體裝置之製造成本大 幅增加並使得環境負擔大幅增加等問題。又，藉由在 HBr或〇2等侧氣體中添加氧系錢系氣體來;為餘 刻氣體以防止附著的方法，由於會大幅增加所使用之氣 體種類及使用量，故會有使得半導卿、置之製造成本大 幅增加並使得環境負擔大幅增加等問題。 ❿ 因此，依本實施形態之電漿㈣方法及電漿制裝 置，無需增加蝕刻氣體流量及處理容器排氣量亦無需 增加所使用氣體種類及使用量，故不受㈣圖樣密度之 限制而能以相同深度與相同形狀來進行電漿蝕刻。 (工作時間比依存性） 其次，針對使用本實施形態之電漿蝕刻方法的情 况，就關於溝槽形狀與工作時間比的依存性，實際地進© 行電漿勉刻方法來形成溝槽，並量測該溝槽形狀而進行 5干價’參考圖6至圖9來說明其評價結果。 工作時間比以外之蚀刻條件如下所述。以Ar作為 電漿氣體，以HBr作為蝕刻氣體，並使得Ar/HBr流量
比為850/300sccm。處理容器内的壓力為i〇〇mT〇n-ON 時間T1之交流偏壓電功率為2〇〇w，off時間T2之交 流偏壓電功率為0W。基板溫度為6(TC。ON時間T1 24 201034072 與OFF時間T2交互地反覆執行的反覆頻率為1〇Hz。 即，總合時間T1 + T2為100msec。 此處，針對圖6中虛線所包圍的2個部分處（中心 部C及周緣部E)來進行晶圓w之溝槽形狀的評價。又， 工作時間比為0.5、0.7時，對晶圓W進行钱刻後，該 晶圓W之中央部C處的剖面係各如圖7(a)及圖7(b)所 示。圖7(a)及圖7(b)中，D2係相當於圖5(b)m示蝕刻 ❾ 遮罩12之圖樣役度較高的區域D2，12係相當於圖5(b) 所示蝕刻遮罩12之圖樣密度較低的區域12。又，如圖 7(b)所示，底層溝槽比RsT係定義為：溝槽(trench)底面 之端部處的深度為H0，溝槽(trench)底面呈凸狀隆起之 中心部局度與端部高度的差為H1之情況下，則 RsT=H1/H0。又’如圖7(b)所示，錐度角係由溝槽(trench) 底面之端部與其上方面開口端所連成之平面和水平面 所夾角度ΘΤ。 ❹ 以上，定義底層溝槽比RsT與錐度角ΘΤ後，於0.1、 〇·3、0·5、0.7、0.9、1.〇範圍内改變工作時間比所形成 的溝槽形狀如圖8Α及圖8Β所示。此處，工作時間比 U)係相當於進行連續波偏壓控制(cw控制）而非脈衝 波偏壓控制(PW控制）之情況。圖8A(a)及圖8A(b)各自 顯示餘刻遮罩中’圖樣密度較高區域以及較低區域處之 底層溝槽比的工作時間比依存性。圖8B(c)及圖8B(d) 係顯示敍刻遮罩中，圖樣密度較高區域以及較低區域處 之錐度角的工作時間比依存性。 25 201034072 如圖8A(a)及圖8A(b)所示，無關蝕刻遮罩之圖樣 密度，且無論是晶圓W之中心部或周緣部，當工作時 間比為0.5以下之範圍内，皆可使得底層溝槽比達〇 〇5 以下（即’約略為〇)。又，如圖8B(c)及圖8B(d)所示， 無關蝕刻遮罩之圖樣密度，且無論是晶圓w之中心部 或周緣部，當工作時間比為〇.5以下之範圍内，皆能使 得錐度角達85°以上，特別是於工作時間比為〇3以上 且0.5以下之範圍内，錐度角可達86。以上（即，約略呈 90。）。 ❹ 又，如圖8A(a)乃至圖8B(d)所示，相較於CW(連 續波偏壓控制模式）’當工作時間比為〇 5以下，特別是 (較佳地)工作時間比為〇,3以上且〇 5以下之範圍内， 能減少底層溝槽比並使得錐度角大幅增加。 再者，工作時間比以〇.卜（U、0.5、（U、〇 9、1 0 進行變化時的關率係如圖9所示。圖9(a)係顯示姑刻 遮罩中圖樣密度較高區域的餘刻率則相對於钱刻遮罩 中圖樣錢較低區域賴料Ri之比例。係晶❹ 圓w中心部的触刻率⑸相對於晶^ w周 ^ 率Re之比例。 4 如圖9⑻及圖9(b)所示，工作時間比為。以下之 區域内，無關_遮罩之圖樣密度，且無論是晶圓w 之中心部或周緣部的蝕刻率皆相等。 以上，本實施形態之電激蝕刻方法中，以使得⑽ 時間T1相對於總合時間T1竹2的工作時間比為〇 5以 26 201034072 下的方式進行控制時，於晶圓中心或周緣部之任何位置 處，無關蝕刻遮罩之圖樣密度，皆可使得蝕刻率約略保 持一定，同時亦可使得底層溝槽比、錐度角約略保持一 定。 (反覆頻率依存性） 其次，參考圖10A及圖10B來說明有關使用本實 ❹ 施形態電漿蝕刻方法之情況下，溝槽形狀之反覆頻率依 存性。 反覆頻率以外之蝕刻條件係如下所述。以Ar作為 電漿氣體’以HBr作為钮刻氣體，且使得Ar/HBr流量
比為850/300sccm。處理容器内之壓力為10niT〇rr。ON 時間T1之交流偏壓電功率為1800W，OFF時間T2之 交流偏壓電功率為200W。基板溫度為60°C。ON時間 T1與OFF時間T2之工作時間比(Τ1/(Τ1+Τ2))為0.5。 φ 此處，反覆頻率以1Hz、10Hz、100Hz、200Hz進 行變化時的溝槽形狀之反覆頻率依存性係如圖10A及 圖10B所示。圖10A(a)及圖10A(b)各自顯示蝕刻遮罩 中圖樣密度較高區域以及圖樣密度較低區域的底層溝 槽比之反覆頻率依存性。圖10B(c)及圖10B(d)則顯示蝕 刻遮罩中圖樣密度較高區域以及圖樣密度較低區域的 錐度角之反覆頻率依存性。 如圖10A⑷及圖10A⑻所示，無關圖樣密度，且 無論是晶圓W之中心部或周緣部，當反覆頻率為1Hz 27 201034072 以上且200Hz以下之範圍内，皆能使得底層溝槽比達 0.1以下，特別是當反覆頻率為接近1〇Hz之範圍内，可 使其達到0.05以下（即’約略為〇)。又，如圖i〇b(c)& 圖10B(d)所示，無關圖樣密度，且無論在晶圓w之中 心部或周緣部，當反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下 之範圍内’能使得錐度角達85。以上，特別是當反覆頻 率為接近10Hz之範圍内，能使得錐度角達86。以上 (即，約略呈90°)。
又’如圖10A(a)至圖l〇B(d)所示’相較於工作時間 比為0.5以上及CW(連續波偏壓控制模式）之情況，當 反覆頻率為1Hz以上且2GGHz以下，特別是(較佳地) 當反覆頻率為接近職之範_，能減少底層溝槽 比，且大幅增加錐度角。 个I她形恶之冤漿蝕刻方法中，交互地反 執:⑽時間與0FF時間的反覆頻率為iHz以上」 、、z以T ’更佳地為接近1〇Hz之情況，無論晶圓^
、或周緣部的任何位置，且益關 …、 皆Mm ”，、_刻遮I之圖樣密度 白月b使得底層溝槽比、錐度角約略保持〜 (壓力依存性） 離電圖!I及圖12來說明有關使用本細 =聚侧料讀況，龍雜之處理u内壓力名 如下所述。以 ’ Ar/HBr 流量 處理容器内壓力以外的蝕刻條件係 沿作為電漿氣體，以HBr作為蝕刻氣體 28 201034072 比為850/300sccm°〇N時間T1之交流偏壓電功率為 200W，OFF時間Τ2之交流偏壓電功率為，。基板溫 度為60°C。ON時間T1與OFF時間T2之工作時間比 (Τ1/(Τ1 + Τ2))為0.5。交互地反覆執行on時間τΐ與 OFF時間T2的反覆頻率為10Hz。 此處，處理容器内壓力在25mT0rr以上且i00mTorr 以下之範圍内進行變化之情況下，溝槽形狀之壓力依存 性係如圖11所示。圖11(a)及圖l1(b)各自顯示為底層 溝槽比及錐度角之壓力依存性。另外，為了進行比較， 圖11(a)及圖11(b)各自顯示CW(連續波)偏壓控制情況 的壓力依存性。 如圖11(a)所示’無關圖樣密度，且無論是晶圓w 之中心部或周緣部’當壓力為25mTorr以上且1 OOmTorr 以下之範圍内，皆能使得底層溝槽比達〇.25以下，且 能使得底層溝槽比較CW(連續波)偏壓控制更小。又， 如圖11(b)所示，無關圖樣密度，且無論是晶圓w之中 心部或周緣部，當壓力為25mTorr以上且lOOmTorr以 下之範圍内，皆能使得錐度角達84。以上，且能使得錐 度角較CW(連續波)偏壓控制更大。 再者’說明壓力以lOmTorr以上且130mTorr以下 之範圍内進行變化之情況，為了調查標準化後之側壁錢 刻寬度所進行的實驗。圖I2⑷係齡溝獅成後之剖 面圖’藉t說明側壁則寬度之定義。®I 12(b)係以溝 槽間之壁寬度A來針對® 12⑷中側壁寬度B進行標準 29 201034072 化，並顯示該標準化後之侧壁蝕刻寬度的壓力依存性。 如圖12(b)所示，當處理容器内壓力為1〇mT〇rr以 上且20mT〇rr以下之範圍内，標準化後之側壁蝕刻寬度 會達0.3以上’圖⑷亦顯示，代表溝槽側壁的凹陷較 大。據信此乃因為，在壓力較低之範圍内，因電漿而活 性化的蝕刻氣體分子（且/或自由基）為了較長的平均自 由路徑而較不易喪失活性，使得溝槽侧壁亦受到橫向蝕 刻而促進了等方性蚀刻。 另一方面，如圖12(b)所示，當處理容器内壓力為 _ 40mTorr以上且i3〇mTorr以下之範圍内，標準化後之 側壁蝕刻寬度可達0.1以下（即，約略為0)。據信此乃因 為，在壓力較高之範圍内，因電漿而活性化的蝕刻氣體 分子（且/或自由基）為了較短的平均自由路徑而適度地 使其喪失活性’使得溝槽側壁不會受到橫向蝕刻而進行 異方性蝕刻。因此，亦考慮侧壁蝕刻寬度來作為溝槽形 狀之判斷基準的情況，當壓力為40mTorr以上且 130mTorr以下時，能形成形狀更適當之溝槽。 ⑬ 又，設定為70mTorr以上之較高壓力時，因能充份 地降低晶圓上之電子溫度，故可降低活性自由基的密 度，並可防止反應生成物之再解離，故可於〇FF時間 中防止蝕刻形狀之惡化並防止反應生成物之附著。 另外，圖示雖已省略’但是於較100mT〇rr更高壓 力範圍内，底層溝槽比及錐度角幾乎未顯現出壓力依存 性，而與壓力lOOmTorr的結果值幾乎為相同的數值。 30 201034072 據信此乃因為，於較lOOmTorr更高壓力範圍内，即使 於例如數Torr之情況亦可使電漿穩定地存在。又，當 處理容器内壓力於較130mTorr更高的範圍内，蚀刻寬 度幾乎未顯示出壓力依存性，而與廢力13〇mTorr之結 果值幾乎為相同的數值。據信此乃因為，活性化後之飯 刻氣體分子於較高壓力範圍内’為了較短的平均自由路 徑，而適度地使其喪失活性，故侧壁姓刻寬度係幾乎為 零’另一方面’即使於例如數Torr之情況亦可使電漿 穩定地存在。因此，本發明中，處理容器内壓力為 40mTorr以上者即可，較佳為7〇mTorr，更佳為70mTorr 以上且130mTorr以下。 又，本實施形態之電漿蝕刻方法係於供給有蝕刻氣 體及電漿氣體的處理容器内，供給&RLSA所放射之微 波電功率來進行姓刻。相較於ECR電聚方式、 CCP(Capacitively Coupled Plasma)電槳方式等其他電聚 激發方式，該RLSA微波電漿方式能於更廣之壓力範圍 内產生電漿。因此，依本實施形態之電漿蝕刻方法，於 40mT〇rr以上之高壓下更可穩定地進行處理。藉此，亦 可降低排氣裝置24(排氣機構及壓力控制機構)之消耗 電功率。 以上’本實施形態之電漿蝕刻方法中，壓力為 40mTorr以上’為7〇mT〇rr者較佳，為7〇mT〇rr以上且 130mT〇mr者更佳，藉此無論是晶时心、或周緣部 之任何位置處’無_刻遮罩之圖樣密度，皆能使得底 31 201034072 同時能使得側壁飿刻 層溝槽比、錐度角約略保持一定 寬度接近至〇。 (氣體流量依存性） 其次，參考圖13來說明使用本實施形態之電漿蝕 刻方法的情況下，溝槽形狀之電漿氣體及蝕刻氣體流量 依存性。 圖13係用以說明本實施形態之電漿蝕刻方法的圖 式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀之氣體流量依存性的圖⑩ 表。 處理谷器内壓力以外之餘刻條件係如下所述。以 Ar作為電漿氣體，以HBr作為蝕刻氣體。處理容器内 壓力為100mT〇rr°ON時間T1之交流偏壓電功率為 200W，OFF時間T2之交流偏壓電功率為〇w。基板溫 度為60 C。ON時間T1與OFF時間T2之工作時間比 (T1/(T1 + T2))為0.5。交互地反覆執行〇N時間τΐ與 OFF時間T2的反覆頻率為10Hz。 ❹ 此處’ Ar/HBr流量比維持一定之情況下，總合流 量 以 575sccm(Ar/HBr=425/150sccm) 、 1150sccm(Ar/HBr=850/300sccm) 、 2300sccm(Ar/HBr=1700/600sccm)之範圍内進行變化 時，溝槽形狀之流量依存性係如圖13所示。圖13(a)及 圖13(b)係各自顯示底層溝槽比及錐度角之壓力依存 性。另外，為了進行比較，圖13(a)及圖13(b)係各自顯 32 201034072 示cw(連續波)偏壓控制情況下的流量依存性。 如圖13(a)所示，無關餘刻圖樣密度，且無論是晶 圓W之中心部或周緣部，當總合流量為575sccm以上 且2300sccm以下之範圍内，皆能使得底層溝槽比達0.5 以下，特別是當總合流量接近1150sccm時，能使得底 層溝槽比達0.05以下，且底層溝槽比較CW(連續波)偏 壓控制更小。又，如圖13(b)所示’無關钱刻圖樣密度， 且無論是晶圓W之中心部及周緣部，當總合流量為 575sccm以上且2300sccm以下之範圍内，能使得錐度 角達80°以上’特別是當總合流量接近π50sccm時，能 使得錐度角達84°以上（即，約略90。），且錐度角較 CW(連續波)偏壓控制更大。 以上，本實施形態之電漿蝕刻方法中，電漿氣體(Ar 氣體）之氣體流量為425sccm以上且1700sccm以下，钱 刻氣體（HBr氣體）之氣體流量為isosccp!以上且 600sccm以下’更佳地電漿氣體(Ar氣體)之氣體流量為 接近85〇SCCm ’蝕刻氣體(HBr氣體)之氣體流量為接近 300sccm ’藉此’於晶圓之中心部及周緣部的任何位置 處，無關蝕刻圖樣密度，皆能使得底層溝槽比、錐度角 約略保持一定。 以上，已詳述本發明之較佳實施形態，但本發明並 非限定於該等特定實施形態，於申請專利範圍内所記载 之本發明宗旨的範圍内，亦可進行各種變形、變更。 又’本發明亦可钦述如下。 33 201034072 即，本發明之一樣態係提供 係包含： 一種電漿蝕刻方法 其 於具有由能讓微波穿透的介電體 透板、設置於該穿透板上且具有複數個貫通孔的介 所形成之槽孔板、以及設置於該槽孔板上的介電體 成之介電體㈣處理容n(可進行減壓）㈣設=> 台上載置被處理體； 執 置 將蚀刻氣體供給至該處理容器内； 讓處理容器内部維持於特定壓力； 讓特定頻率之微波依序穿透該介電體板、該 板、以及該微波穿透板而導入至該處理容器内二、曰孔 該處理容器内產生電漿； ° #以在
相對於針對該載置台以第丨電功率供给交、衣 的第1期間與針對該載置台以較該第1電功率更2偏壓 2電功率來供給該交流偏麗的第2期間之總合期之第 得該第1期間之比例為〇·1至0.5的範圍内之間’使 覆地執行該第1期間與該第2期間，藉以針對該式來反 供給該交流偏壓。 Λ '置台 Ο 又，前述樣態之電漿蝕刻方法中，供給交$ 驟時，第1期間與第2,期間於1Hz至200HZ ^ 覆頻率而反覆進行即可。 壓步 之反 又，前述任一樣態之電漿钱刻方法中， 壓步驟時，第2電功率可為零。 供給交流偏 再者，前述任一樣態之電漿姓刻方法中
定 34 201034072 壓力為=T〇rr以上者為佳，為7〇mT〇rr以上者更佳。 又再者1核-樣態之電漿侧方法中 有供給電漿龍㈣。此時，電漿氣 ^ no〇sccm以下者為佳。又，餘刻氣 60〇SCCm以下者為佳。 扒、，口里為 八 麟^ 似半導體晶圓作為被處理 體來進行說明，但非限定於此，本發明亦可仙於㈣
基板、玻璃基板、陶瓷基板等。 、 本申請案係根據2008年U月13日於日本提出之 日本專利申請第2008_29137〇號而主張其優㈣，並引 用其全部内容。 【圖式簡單說明】 圖1(a)、1(b)係習知蚀刻方法中，於蚀刻處理前後 基板之剖面形狀的概略剖面圖。 圖2係本發明實施形態之電漿蝕刻裝置的一範例 之概略剖面圖。 圖3係本發明實施形態之電漿蝕刻裝置的槽孔板 之俯視圖。 圖4A係用以說明本發明實施形態之電漿蝕刻方法 的圖式。 圖4B(a)、4B(b)係顯示本發明實施形態之電漿儀刻 方法的效果之概略圖。 圖5(a)、5(b)係用以說明本發明實施形態之電漿蝕 35 201034072 刻方法的圖式’係顯示於餘刻處理前後基板之剖面形狀 的概略剖面圖。 圖6係用以說明本發明實施形態之電漿姓刻方法 的圖式，係顯示晶圓W中進行評價之位置的概略圖。 圖7(a)、7(b)係用以說明本發明實施形態之電漿蝕 刻方法的圖式，係蝕刻處理後之晶圓W的剖面照片。 圖8A⑷、8A(b)係用以說明本發明實施形態之電聚 蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀的工作時 間比依存性的圖表（其1)。 ❹ 圖8B(c)、8B(d)係用以說明本發明實施形態之電漿 蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀的工作時 間比依存性的圖表（其2)。 圖9(a)、9(b)係用以說明本發明實施形態之電漿餘 刻方法的圖式，係顯示蝕刻率之工作時間比依存性的圖 表。 圖10A(a)、l〇A(b)係用以說明本發明實施形態之電 漿蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀之反覆❹ 頻率依存性的圖表(其1)。 圖10B(c)、10B(d)係用以說明本發明實施形態之電 漿蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀之反覆 頻率依存性的圖表(其2) ^ 圖11(a)、11(b)係用以說明本發明實施形態之電漿 蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後溝槽形狀之壓力依 存性的圖表。 36 201034072 圖12(a)、12(b)係用以說明本發明實施形態之電漿 餘刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後侧壁蝕刻寬度之壓 力依存性的圖表。 圖13(a)、13(b)係用以說明本發明實施形態之電漿 ，刻方法的圖式’係顯示蝕刻處理後溝槽形狀之氣體流 量依存性的圖表。 ❹
【主要元件符號說明】 8 擋板 11 基板 15 氣體導入組件 20 氣體管線 22 開關閥門 24 排氣裝置 26 閘閥 28 微波穿透板 31 槽孔板 32a貫通孔 34 屏蔽蓋體 35 密封組件 37 導波管 37b 矩形導波管 匹配電路 40 模式變換器 8a 排氣孔 12 餘刻遮罩 19 排氣空間 21 質量流量控制器 23 排氣管 25 搬出入口 27 支撐部 29 密封組件 32 微波放射孔 33 慢波材 34a 冷卻水流路 36 開口部 37a 同軸導波管 37c 外部導體 39 微波產生裝置 41 中心導體 37 201034072 50 製程控制器 52 記憶部 69 氣體入口 71 質量流量控制器 101 處理容器 105 載置台 112 電極 113b 交流電源 113d 偏壓電功率控制機構 115 對焦環 117 Ar氣體供給源 122 第2氣體供給機構 212 蝕刻遮罩 使用者介面部 氣體通道 開關閥門 電漿蝕刻裝置 絕緣板 靜電夾持器 直流電源 電容 氣體通道 第1氣體供給機構 HBr氣體供給源 矽基板 晶圓 38

Claims (1)

  1. 201034072 七、申請專利範圍： 1· 一種電漿蝕刻方法，係使用電漿蝕刻裝置來進行電 漿餘刻的方法，該電漿蚀刻裝置具備有： 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； 載置台
    係設置於該處理谷器内以載置被處理體； 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裝 置，係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係 經由矩形較管與匹配電路叫接线微波產生 裝置’並用以使前述所產生的微波轉換為特定之振 動模式’同軸導波管以傳播前述具特定振動 模式的微波；導電體之框體，係連接至該同轴導波 =部導體;由導電體所組成的槽孔板，係設置 波穿透板的上方面，該同軸導波管的中心導 =接至其中心部處，並具有複數個貫通孔;以 h電體板’係設置於該槽孔板與該框體之間· :體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 =氣機構’係使得該處理容器内部保持於特定壓 率供給至 偏壓電功率供給機構，係將紐偏壓電功 該載置台；以及 39 201034072 =電功雜制機構’交流驗電功 S劲該偏^電/力率控制機構係對該載置台交互地 ”该父k偏壓電功率的供給與停止供給，且 以相對於供給有該交流偏壓電功率之期間與停止 供給該交流偏I電功率之期間的總合時間，供 該交流偏壓電功率之期_比例為G.1以上且〇5 以下之方式來控制該交流偏壓電功率。 2.
    如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中該 壓電功率控制機構於交互並反覆地進行該交流 壓電功率的供給與停止供給時的反覆頻率為 以上且200Hz以下。 Z 3. 4. 5. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中讀處 理容器内的壓力為4〇mTorr以上。 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中讀處 理容器内的壓力為7〇mTorr以上。
    如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中讀處 理氣體包含了蝕刻氣體及電漿氣體，且供給至該處 理容器内之該蝕刻氣體的流量為600sccm以下，供 給至該處理容器内之該電漿氣體的流量為 1700sccm 以下。 一種電漿蝕刻裝置，係具備有： 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； 6. 201034072 載置台’係設置於該處理容器内以載置被處理體； 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裝 置’係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係 經由矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生褒 置，並用以使前述所產生的微波轉換為特定之振動 ❹ 模式；同轴導波管，係用以傳播前述具特定振動模 式的微波；導電體之框體，係連接至該同軸導波管 的外部導體；由導電體所組成的槽孔板，係設置於 該微波穿透板的上方面，該同軸導波管的中心導體 係連接至其中心部處，並具有複數個貫通孔；以及 介電體板，係設置於該槽孔板與該框體之間； 氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 内； 排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特定壓 力； 偏壓電功率供給機構’係將交流偏壓電功率供給至 該載置台；以及 偏壓電功率控制機構，仙轉㈣統偏壓電功 率； 其中，該偏壓電功率控制機構係對載置台交互地反 覆執行該交流偏壓電功率的供給與停止供給，且以 相對於供給有該交流偏壓電功率之期間與停止供 41 201034072 給該交流偏壓電功率之期間的總合時間，供給有該 交流偏壓電功率之期間的比例為0.1以上且〇 5二 下之方式來控制該交流偏壓電功率。 7·如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該偏 壓電功率控制機構於交互並反覆地進行該交=偏 壓電功率的供給與停止供給時的反覆頻率為 以上且200Hz以下。 8. 如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該處 理谷器内的壓力為.4〇mTorr以上。 ❹ 9. 如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該處 理容器内的塵力為70mTorr以上。 10. 如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該交 流偏壓電功率的頻率為13.56MHz。 11. 一種電漿蝕刻方法，係使用電漿蝕刻裝置來進行電 漿蝕刻的方法，該電漿蝕刻裝置具備有： 處理谷器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； ❹ 載置台，係設置於該處理容器内以載置被處理體； 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裳 置，係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係 經由矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生裝 置，並用以使前述所產生的微波轉換為特定之振動 42 201034072 模式；同轴導波管，係用以傳播前述具特定振動模 式的微波；導電體之框體，係連接至該同軸導波管 的外部導體；由導電體所組成的槽孔板，係設置於 該微波穿透板的上方面，該同軸導波管的中心導體 係連接至其中心部處，並具有複數個貫通孔；以及 介電體板，係設置於該槽孔板與該框體之間； 氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理容器 内； 排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特定壓 力； 偏壓電功率供給機構，係將交流偏壓電功率供給至 該載置台；以及 偏壓電功率控制機構，係用以控制該交流偏壓電功 率； 其中，係交互並反覆地執行藉由第1供給電功率來 供給該交流偏壓電功率的期間以及藉由小於該第1 供給電功率的第2供給電功率來供給該交流偏壓 電功率的期間，且以相對於以該第1供給電功率來 供給該交流偏壓電功率之期間與以該第2供給電 功率來供給該交流偏壓電功率之期間的總合時 間，以該第1供給電功率來供給該交流偏壓電功率 之期間的比例為0.1以上且0.5以下之方式，而藉 由偏壓電功率控制機構來控制該交流偏壓電功率。 12.如申請專利範圍第11項之電漿蝕刻方法，其中該 43 201034072 偏壓電功率控制機構於交互並反覆地藉由第1供 給電功率來供給交流偏壓電功率之期間以及藉由 第2供給電功率來供給交流偏壓電功率之期間的 反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下。 13.如申請專利範圍第u項之電漿蝕刻方法，其中該 處理容器内的壓力為40mTorr以上。 14·如申凊專利範圍第u項之電漿钱刻方法，其中該 處理容器内的壓力為70mTorr以上。 15.如申請專利範圍第11項之電聚蚀刻方法，其中該 處理氣體包含了蝕刻氣體及電漿氣體，且供給至該 處理容器内之該蝕刻氣體的流量為600sccm以 下，供給至該處理容器内之該電漿氣體的流量為 1700sccm 以下。 16. —種電漿蝕刻裝置，係具備有： 處理容器，係於頂部形成一開口且其内部可進行真 空排氣； 載置台，係設置於該處理容器内以載置被處理體；❹ 微波穿透板，係由可氣密地安裝於該頂部的開口處 並使微波穿透的介電體所製成； 微波供給機構，係由下述組件所組成：微波產生裝 置，係用以產生特定頻率的微波；模式變換器，係 經由矩形導波管與匹配電路而連接至微波產生装 置，並用以使前述所產生的微波轉換為特定之振動 模式；同轴導波管，係用以傳播前述具特定振動模 44 201034072 式的微波；導謹之_，係祕至朗軸 的外部導體；由導電體所組成的槽孔板，係設置二 該微波穿透㈣上Μ，_軸導波管財心導和 係連接至其中心部處，並具有複數個貫通孔；^ 介電體板，係設置於該槽孔板與該框體之間； 氣體供給機構，係將處理氣體供給至該處理 内； 裔 ❹排氣機構，係使得該處理容器内部保持於特 力； ^ 3電功㈣給機構’係將交流偏壓電功率供 该載置台；以及 ，壓電功率㈣機構，_以控_交流韻 率； " f中:該偏壓電功率控制機構係交互並反覆地執行 藉由第Η 共給電功率來供給交流偏壓電功率的期 φ 間以及藉由小於該第1供給電功率的第2供給電功 f來i、給交流偏|電功率的期間，且以相對於以該 第供給電功率來供給該交流偏壓電功率之期間 /、以忒第2供給電功率來供給該交流偏壓電功率 之期間的總合時間，以該第1供給電功率來供給該 交流偏壓電功率之期_比例為q」以上且〇 5以 下之方式來控制該交流偏壓電功率。 17·如中請專利範園第16項之電漿㈣裝置，其中該 偏麼電功率控制機構於交互並反覆地藉由第1供 45 201034072 給電功率來供給交流偏壓電功率之期間以及藉由 第2供給電功率來供給交流偏壓電功率之期間的 反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下。 18. 如申請專利範圍第16項之電漿蝕刻裝置，其中該 處理容器内的壓力為40mTorr以上。 19. 如申請專利範圍第16項之電漿蝕刻裝置，其中該 處理容器内的壓力為70mTorr以上。 20. 如申請專利範圍第16項之電漿蝕刻裝置，其中該 交流偏壓電功率的頻率為13.56MHz。
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