TW202036712A - 蝕刻方法及電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種蝕刻方法，可達成基板正電荷量的減少，及蝕刻效率的提升。 依本發明例示性實施形態之蝕刻方法，係在基板載置於電漿處理裝置的腔室內所設之基板支持台上狀態下執行。此蝕刻方法，係為了讓腔室內的氣體產生電漿而供給高頻電力。接著，為了以來自電漿的正離子對基板進行蝕刻，而在高頻電力的供給中對基板支持台之下部電極施加負極性的直流電壓。接著，為了讓負離子產生，便停止對於下部電極施加負極性的直流電壓及供給高頻電力。接著，為了讓負離子往基板供給，而在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極施加正極性的直流電壓。

Description

蝕刻方法及電漿處理裝置
本發明的例示性實施形態，係有關於一種蝕刻方法及電漿處理裝置。
電漿處理裝置，係在對基板進行電漿蝕刻中使用。電漿處理裝置，具有腔室及基板支持台。基板支持台，具有下部電極，設於腔室內。電漿蝕刻執行之際，基板係載置於基板支持台上。於腔室內由氣體產生電漿。基板，被來自電漿的正離子蝕刻。結果，於基板形成開口。
若以正離子進行基板的蝕刻，則會使基板帶電。在基板帶電之狀態下，正離子對開口內部之供給量減少。結果，蝕刻率有可能減少。或者，在基板帶電之狀態下，基板上所形成開口之形狀有可能發生異常。
為了讓基板之正電荷量減少，專利文獻1所記載之技術，係自電源往下部電極施加正極性的直流電壓。接著，停止對下部電極施加直流電壓。接著，自電源往下部電極施加負極性的直流電壓。結果，將正離子導入基板，進行蝕刻。然後，停止對下部電極施加直流電壓。專利文獻1所記載之技術，係重複對下部電極施加正極性的直流電壓、停止對下部電極施加直流電壓、對下部電極施加負極性的直流電壓、及停止對下部電極施加直流電壓。對下部電極施加正極性的直流電壓、停止對下部電極施加直流電壓、對下部電極施加負極性的直流電壓、及停止對下部電極施加直流電壓，重複進行的時候，連續地供給用來產生電漿之高頻電力。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本特開2012-79886號公報
[發明所欲解決之課題]
電漿蝕刻中，要求基板正電荷量的減少，及蝕刻效率的提升。 [解決課題之技術手段]
在一例示性的實施形態中，提供一種使用電漿處理裝置來執行之蝕刻方法。蝕刻方法，係在基板載置於電漿處理裝置的腔室內所設之基板支持台上狀態下執行。蝕刻方法包含：為了讓腔室內的氣體產生電漿而供給高頻電力之程序。蝕刻方法更包含：為了以來自電漿的正離子對基板進行蝕刻，而在高頻電力供給程序之執行中對基板支持台之下部電極施加負極性直流電壓之程序。蝕刻方法更包含：為了讓負離子產生，便停止對於下部電極施加負極性的直流電壓及供給高頻電力之程序。蝕刻方法更包含：為了讓負離子往基板供給，而在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極施加正極性的直流電壓之程序。 [發明功效]
根據一例示性的實施形態，可達成基板正電荷量的減少，及蝕刻效率的提升。
以下，針對各種例示性的實施形態做說明。
在一例示性的實施形態中，提供一種使用電漿處理裝置來執行之蝕刻方法。蝕刻方法，係在基板載置於電漿處理裝置的腔室內所設之基板支持台上狀態下執行。蝕刻方法包含：為了讓腔室內的氣體產生電漿而供給高頻電力之程序。蝕刻方法更包含：為了以來自電漿的正離子對基板進行蝕刻，而在高頻電力供給程序之執行中對基板支持台之下部電極施加負極性直流電壓之程序。蝕刻方法更包含：為了讓負離子產生，便停止對於下部電極施加負極性的直流電壓及供給高頻電力之程序。蝕刻方法更包含：為了讓負離子往基板供給，而在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極施加正極性的直流電壓之程序。
上述實施形態中，在由高頻電力供給而產生了電漿之狀態下，使負極性的直流電壓往下部電極供給。結果，正離子和基板衝突，將基板蝕刻。接著，停止供給高頻電力及對下部電極施加直流電壓。有高頻電力供給之狀態下負離子的產生量較少，但若停止供給高頻電力，則藉由電子對氣體中化學物種之附著，使負離子有效率地產生。接著，在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極施加正極性的直流電壓。結果，使負離子往基板供給。根據上述實施形態，負離子讓基板之正電荷量減少。另外，用正離子與負離子雙方將基板蝕刻。從而，讓蝕刻效率提高。
在一例示性的實施形態中，蝕刻方法亦可更包含：排出程序，將氣體從腔室之內部空間排出。排出程序，係在包含高頻電力供給程序、負極性直流電壓施加程序、停止程序、及正極性直流電壓施加程序在內之蝕刻序列執行一次以上之後，所執行。排出程序執行時，停止供給高頻電力，且停止對下部電極施加直流電壓。
在一例示性的實施形態中，亦可重複進行包含蝕刻序列一次以上的執行與排出程序之其他序列。
在一例示性的實施形態中，亦可在上述其他序列的執行期間當中，使排出程序執行10μ秒以上。此實施形態中，讓蝕刻副產物更確實地排出。結果，讓基板的蝕刻效率更加提升。
在一例示性的實施形態中，當上述其他序列的執行次數的增加，排出程序之執行期間的時間長度亦可隨著增加。此實施形態中，當基板上所形成開口的深度變大，排出程序之執行期間的時間長度隨著增長。從而，讓蝕刻副產物更確實地排出。
在一例示性的實施形態中，亦可於停止程序之執行中，測定表示腔室內電子密度之參數。亦可在由參數判斷腔室內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，開始正極性直流電壓施加程序。停止程序執行中的電子密度減少，反映了負離子量的增加。從而，根據此實施形態，正極性直流電壓施加程序，係在判斷負離子大量產生的時候，開始進行的。
在一例示性的實施形態中，亦可在停止程序當中，在停止供給高頻電力之前，停止對下部電極施加負極性的直流電壓。根據此實施形態，可更確實防止異常放電。
其他例示性的實施形態當中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備：腔室、基板支持台、高頻電源、電源單元、及控制部。基板支持台，具有下部電極，設於腔室內。高頻電源，為了在腔室內由氣體產生電漿而供給高頻電力。電源單元，使正極性的直流電壓及負極性的直流電壓產生。電源單元，係和下部電極電性連接。控制部，控制高頻電源及電源單元。控制部，執行第1控制、第2控制、第3控制、及第4控制。第1控制，包含高頻電源控制，其為了讓腔室內的氣體產生電漿而供給高頻電力。第2控制，包含電源單元控制，其為了以來自電漿的正離子對基板進行蝕刻，而在高頻電力的供給中對基板支持台之下部電極施加負極性的直流電壓。第3控制，包含電源單元及高頻電源控制，其為了讓負離子產生，便停止對於下部電極施加負極性的直流電壓及供給高頻電力。第4控制，包含電源單元控制，其為了讓負離子往基板供給，而在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極施加正極性的直流電壓。
在一例示性的實施形態中，電漿處理裝置，可更具備和腔室連接之排氣裝置。控制部亦可更執行第5控制。第5控制，包含排氣裝置控制，其將氣體從腔室之內部空間排出。第5控制，係在包含第1控制、第2控制、第3控制、及第4控制之蝕刻控制序列執行一次以上之後，所執行。第5控制執行時，停止供給高頻電力，且停止對下部電極施加直流電壓。
在一例示性的實施形態中，控制部，亦可重複執行包含上述蝕刻控制序列一次以上的執行與第5控制之其他控制序列。
在一例示性的實施形態中，上述其他控制序列的執行期間中，第5控制亦可執行10μ秒以上。
在一例示性的實施形態中，控制部，當上述其他控制序列之執行次數增加，亦可隨著使該第5控制之執行期間的時間長度增加。
在一例示性的實施形態中，電漿處理裝置，亦可更具備測定裝置。測定裝置，於第3控制之執行中，測定表示腔室內電子密度之參數。控制部，亦可在由參數判斷腔室內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，開始執行第4控制。
在一例示性的實施形態中，第3控制中，控制部亦可控制電源單元，使其在停止供給高頻電力之前，停止對下部電極施加負極性的直流電壓。
以下，參照圖式針對各種例示性的實施形態做詳細說明。此外，對於各圖式中相同或是相當之部分則賦予相同之符號。
圖1係一例示性的實施形態相關蝕刻方法之顯示流程圖。圖1所示之蝕刻方法（以下稱為「方法MT」），係用電漿處理裝置來執行。圖2係一例示性的實施形態相關電漿處理裝置之概略顯示圖。圖2所示之電漿處理裝置1，可用於方法MT之執行。
電漿處理裝置1，係電容耦合型之電漿處理裝置。電漿處理裝置1，具備腔室10。腔室10，其中提供內部空間10s。一實施形態當中，腔室10，包含腔室本體12。腔室本體12，具有略圓筒形狀。內部空間10s，提供於腔室本體12之中。腔室本體12，由例如鋁所構成。腔室本體12係電性接地。腔室本體12的內壁面，亦即，區隔出內部空間10s之壁面，形成有具有耐電漿性之薄膜。此薄膜，可為由陽極氧化處理所形成之薄膜或是由氧化釔所形成之薄膜之類的陶瓷製的薄膜。
腔室本體12的側壁形成有通路12p。基板W，運送於內部空間10s與腔室10的外部之間的時候，會通過通路12p。為了使此通路12p開閉，沿著腔室本體12的側壁設有閘閥12g。
腔室10之中，設有基板支持台，亦即支持台16。支持台16，支持其上所載置之基板W。基板W，具有略圓盤形狀。支持台16，由支持體15所支持。支持體15，自腔室本體12的底部往上方延伸。支持體15，具有略圓筒形狀。支持體15，由石英之類的絕緣材料所形成。
支持台16，具有下部電極18。支持台16，可更具有靜電吸盤20。支持台16，亦可更具有電極板19。電極板19，由鋁之類的導電性材料所形成，具有略圓盤形狀。下部電極18，設於電極板19上。下部電極18，由鋁之類的導電性材料所形成，具有略圓盤形狀。下部電極18，係和電極板19電性連接。
下部電極18內，形成有流路18f。流路18f，係熱交換媒體用的流路。作為熱交換媒體，使用液狀的冷媒，或者藉由其氣化使下部電極18冷卻之冷媒（例如氟龍）。流路18f，係和熱交換媒體的循環裝置（例如冷卻單元）連接。此循環裝置，設於腔室10的外部。流路18f，從循環裝置透過配管23a得到熱交換媒體之供給。供給至流路18f之熱交換媒體，透過配管23b回到循環裝置。
靜電吸盤20，設於下部電極18上。基板W，於內部空間10s之中進行處理的時候，係載置於靜電吸盤20上，由靜電吸盤20所保持。靜電吸盤20，具有本體及電極。靜電吸盤20的本體，由氧化鋁或是氮化鋁之類的介電材料所形成。靜電吸盤20的本體，具有略圓盤形狀。靜電吸盤20，包含基板載置區及對焦環搭載區。基板載置區，係具有略圓盤形狀之區域。基板載置區的上面，沿著水平面延伸。包含基板載置區之中心，並往鉛直方向延伸之軸線AX，係和腔室10之中心軸線大略一致。基板W，在腔室10內進行處理的時候，載置於基板載置區的上面之上。
對焦環搭載區，以包圍基板載置區之方式往周向延伸。對焦環搭載區的上面之上搭載對焦環FR。對焦環FR，具有環形狀。基板W，配置於由對焦環FR所圍繞之區域內。亦即，對焦環FR，將靜電吸盤20的基板載置區上所載置之基板W的邊緣圍繞。對焦環FR，由例如矽或是碳化矽所形成。
靜電吸盤20的電極，設於靜電吸盤20的本體內。靜電吸盤20的電極，係由導體所形成之薄膜。靜電吸盤20的電極，和直流電源電性連接。當自直流電源往靜電吸盤20的電極施加直流電壓時，靜電吸盤20與基板W之間會產生靜電引力。藉由所產生之靜電引力，讓基板W吸附於靜電吸盤20，由靜電吸盤20所保持。
電漿處理裝置1，可更具備氣體供給管線25。氣體供給管線25，將來自氣體供給機構的傳熱氣體，例如He氣體，往靜電吸盤20的上面與基板W的背面（下面）之間供給。
電漿處理裝置1，可更具備筒狀部28及絕緣部29。筒狀部28，自腔室本體12的底部往上方延伸。筒狀部28，沿著支持體15的外周延伸。筒狀部28，由導電性材料所形成，具有略圓筒形狀。筒狀部28，係電性接地。絕緣部29，設於筒狀部28上。絕緣部29，由具有絕緣性之材料所形成。絕緣部29，由例如石英之類的陶瓷所形成。絕緣部29，具有略圓筒形狀。絕緣部29，沿著電極板19的外周、下部電極18的外周、及靜電吸盤20的外周延伸。
電漿處理裝置1，更具備上部電極30。上部電極30，設於支持台16的上方。上部電極30，封閉了腔室本體12的上部開口。上部電極30，由腔室本體12的上部所支持。
上部電極30，包含頂板34及支持體36。頂板34的下面，區隔出內部空間10s。頂板34，形成有複數的氣體噴吐孔34a。複數的氣體噴吐孔34a，分別將頂板34於板厚方向（鉛直方向）貫通。此頂板34，並未有所限定，卻由例如矽所形成。或者，頂板34，可具有在鋁製構件表面設有耐電漿性的薄膜之構造。此薄膜，可為由陽極氧化處理所形成之薄膜或是由氧化釔所形成之薄膜之類的陶瓷製的薄膜。
支持體36，以頂板34任意拆卸方式予以支持。支持體36，由例如鋁之類的導電性材料所形成。支持體36的內部，設有氣體擴散室36a。氣體擴散室36a起，有複數的氣體孔36b往下方延伸。複數的氣體孔36b，分別和複數的氣體噴吐孔34a連通。支持體36，形成有氣體導入埠36c。氣體導入埠36c，係和氣體擴散室36a。氣體導入埠36c，係和氣體供給管38連接。
氣體供給管38，透過閥群41、流量控制器群42、及閥群43，來和氣體源群40連接。氣體源群40、閥群41、流量控制器群42、及閥群43，構成了氣體供給部。氣體源群40，包含複數的氣體源。複數的氣體源，包含各種實施形態相關蝕刻方法中所使用之一個以上的氣體源。閥群41及閥群43，分別包含複數的閥（例如開閉閥）。流量控制器群42，包含複數的流量控制器。流量控制器群42的複數的流量控制器，分別為質量流量控制器或是壓力控制式的流量控制器。氣體源群40的複數的氣體源，分別透過閥群41所對應的閥、流量控制器群42所對應的流量控制器、及閥群43所對應的閥，來和氣體供給管38連接。電漿處理裝置1，可將氣體源群40的複數氣體源之中所選出的一個以上的氣體源的氣體，以個別調整之流量，往內部空間10s供給。
筒狀部28與腔室本體12的側壁之間，設有緩衝構件48。緩衝構件48，可為板狀的構件。緩衝構件48，可藉由例如於鋁製的板材被覆氧化釔等陶瓷所構成。此緩衝構件48，形成有複數的貫通孔。緩衝構件48的下方當中，有排氣管52和腔室本體12的底部連接。此排氣管52，係和排氣裝置50連接。排氣裝置50，具有自動壓力控制閥之類的壓力控制器，及渦輪分子泵等真空泵，可使內部空間10s之中的壓力減壓。
電漿處理裝置1，更具備高頻電源61。高頻電源61，係使電漿產生用的高頻電力產生之電源。高頻電力的頻率，並未有所限定，卻是27~100MHz的範圍內的頻率，例如40MHz或是60MHz。高頻電源61，為了將高頻電力往下部電極18供給，而透過匹配器63及電極板19來和下部電極18連接。匹配器63，具有使高頻電源61的輸出阻抗與負載側（下部電極18側）的阻抗匹配之匹配回路。此外，高頻電源61，可不和下部電極18電性連接，亦可透過匹配器63來和上部電極30連接。
電漿處理裝置1，更具備電源單元64。電源單元64，產生對下部電極18施加之直流電壓。電源單元64，產生負極性的直流電壓及正極性的直流電壓。電源單元64，係和下部電極18電性連接。一實施形態中，電源單元64，透過低通濾波器66，連接至將匹配器63與電極板19互相連接之電性通道。
電漿處理裝置1中，對內部空間10s供給氣體。再供給高頻電力，藉以使內部空間10s之中氣體激發。結果，內部空間10s之中產生電漿。藉由所產生電漿的離子及/或自由基之類的化學物種，對基板W進行處理。
一實施形態當中電漿處理裝置1，可更具備測定裝置70。測定裝置70，測定表示腔室10內電子密度之參數。於一例中，測定裝置70，係電漿吸收探針。此例當中，測定裝置70，包含網路分析儀70a、高通濾波器70f、及探針70p。探針70p，從腔室10的外側延伸至腔室10的內側。網路分析儀70a，係透過高通濾波器70f來和探針70p連接。網路分析儀70a，將微弱電力的電磁波訊號，一邊變更其頻率一邊往探針70p供給，而由探針70p傳回之反射訊號，取得S11參數。網路分析儀70a，從S11參數的頻率特性當中S11參數的最小峰值所對應之頻率，確認出腔室10內的電子密度。所確認出之電子密度，作為表示電子密度之參數，係利用於後述的控制部MC。
測定裝置70，並未限定於電漿吸收探針。於其他例中，測定裝置70，亦可為發光分光分析裝置。在此例中，測定裝置70，由電漿的發光強度確認腔室10內的電子密度。又在其他例中，測定裝置70，亦可為使用雷射光來確認腔室10內的電子密度之裝置。
電漿處理裝置1，更具備控制部MC。控制部MC，係具備處理器、記錄裝置、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，以控制電漿處理裝置1的各部位。具體上，控制部MC，執行記錄裝置中所記錄之控制程式，依據該記錄裝置中所記錄之配方資料，來控制電漿處理裝置1的各部位。藉由控制部MC之控制，使得由配方資料所指定之製程在電漿處理裝置1當中執行。各種實施形態相關蝕刻方法，可藉由控制部MC控制電漿處理裝置1的各部位，而在電漿處理裝置1當中執行。
以下，參照圖1以及圖3，針對方法MT進行說明。圖3係圖1所示蝕刻方法相關一例之時序圖。圖3當中，縱軸表示高頻電力、正離子密度、負離子密度、電子密度、及電源單元64的輸出電壓。圖3當中高頻電力開啟，表示為了讓電漿產生而有高頻電力供給；高頻電力關閉，表示停止供給高頻電力（餘輝狀態）。在圖3的時序圖之中段，實線表示正離子的密度，短劃線表示電子密度，點線表示負離子密度。
另外，也參照圖4的（a）、圖4的（b）、圖5的（a）、圖5的（b）、圖6的（a），及圖6的（b）。圖4（a）係於圖3時序圖的期間P1中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖4（b）係於圖3時序圖的期間P2中電漿及基板的狀態之顯示圖。圖5（a）係於圖3時序圖的期間P31中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖5（b）係於圖3時序圖的期間P32中電漿及基板的狀態之顯示圖。圖6（a）係於圖3時序圖的期間P4中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖6（b）係圖1所示蝕刻方法的程序ST5之說明圖。這些圖當中，包圍「+」的圓圈、包圍「-」的圓圈、包圍「e」的圓圈、包圍「A」的圓圈、包圍「A* 」的圓圈，分別表示正離子、負離子、電子、原子或是分子、自由基。以下，以該執行當中使用電漿處理裝置1的情況為例，針對方法MT進行說明。另外，以下的說明中，也說明以控制部MC控制電漿處理裝置1的各部位。
方法MT，係於基板W載置於支持台16上之狀態下執行。於支持台16上，基板W由靜電吸盤20所保持。基板W，於一例當中，具有基底區UR、薄膜EF、及遮罩MK。薄膜EF，設於基底區UR上。薄膜EF，係方法MT當中受蝕刻之薄膜。遮罩MK，設於薄膜EF上。遮罩MK，於薄膜EF上提供開口。於方法MT中，遮罩MK的圖案轉印至薄膜EF。亦即，於方法MT中，於薄膜EF形成開口。
於方法MT中，執行程序ST1。程序ST1中，為了讓腔室10內的氣體產生電漿，便使高頻電力往下部電極18（或是上部電極30）供給。氣體，亦可於方法MT的執行期間中繼續往腔室10內供給。高頻電力，如圖3所示，於期間P1及期間P2當中供給。期間P1及期間P2，係程序ST1的執行期間。
為了執行程序ST1，使控制部MC，執行第1控制。第1控制當中，控制部MC，控制氣體供給部，使得氣體往腔室10內供給。第1控制當中，控制部MC，控制排氣裝置50，使其將腔室10內的壓力設定成所指定之壓力。另外，第1控制當中，控制部MC，控制高頻電源61，使得高頻電力往下部電極18（或是上部電極30）供給。
如圖4的（a）所示，程序ST1所產生之電漿PL，包含正離子、負離子、電子、原子或是分子，還有自由基。程序ST1所產生之電漿PL中，負離子的量比較少。
程序ST2，在程序ST1的執行中執行。亦即，程序ST2，在用以產生電漿的高頻電力的供給中執行。程序ST2中，如圖4的（b）所示，為了藉由程序ST1所產生之電漿PL的正離子來對基板W（亦即，其薄膜EF）蝕刻，便對下部電極18施加負極性的直流電壓。
為了執行程序ST2，使控制部MC，執行第2控制。第2控制當中，控制部MC，控制電源單元64，使其對下部電極18負極性的直流電壓。
當程序ST2執行時，正離子和基板W衝突，對基板W蝕刻。程序ST2中，正離子往基板W供給，所以基板W，如圖5的（a）所示，以正電荷帶電。圖5的（a）中，基板W內的記號「+」，表示基板W因正電荷而帶電。
接著，執行程序ST3。程序ST3中，為了產生負離子，便停止對於下部電極18施加負極性的直流電壓。另外，程序ST3中，停止供給高頻電力。
為了執行程序ST3，使控制部MC，執行第3控制。第3控制當中，控制部MC，控制電源單元64，使其停止對於下部電極18施加負極性的直流電壓。另外，第3控制當中，控制部MC，控制高頻電源61，使其停止供給高頻電力。此外，氣體供給部，可自程序ST1繼續將氣體往腔室10供給。排氣裝置50，可自程序ST1繼續調整腔室10內的壓力。
一實施形態的程序ST3中，也可於停止供給高頻電力之前，停止對於下部電極18施加負極性的直流電壓。此實施形態的第3控制中，控制部MC，亦可控制電源單元64，使其在停止對高頻電源61供給高頻電力之前，停止對於下部電極18施加負極性的直流電壓。根據此實施形態，可更確實防止異常放電。
程序ST3的開始不久以後的期間（圖3的期間P31）中，電漿PL，如圖5的（a）所示，包含正離子、負離子、電子、原子或是分子、還有自由基。電漿PL當中，負離子的數量比較少。
一實施形態當中，程序STm，在程序ST3的執行中執行。程序STm中，表示腔室10內電子密度之上述參數，係由測定裝置70所測定。由測定裝置70所測定之參數，交給控制部MC。
接下來的程序STa中，由控制部MC從參數判斷腔室10內的電子密度是否已減少到滿足既定基準。例如，電子密度比臨界值更小的情況下，則判斷腔室10內的電子密度已減少到滿足既定基準。此外，程序ST3執行中的電子密度減少，反映了腔室10內的負離子量的增加。
程序STa當中，判斷腔室10內的電子密度並未減少到滿足既定基準的情況下，繼續進行程序ST3。亦即，繼續以控制部MC執行第3控制。另一方面，程序STa當中，判斷腔室10內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，程序ST3結束，移往程序ST4進行處理。亦即，從參數判斷腔室10內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，控制部MC，讓第3控制結束，開始執行第4控制。
程序ST3的執行中，於腔室10內電子和原子、分子、或是自由基之類的化學物種結合，產生負離子。程序ST3的結束時點或是其不久以前的期間（圖3的期間P32）中，如圖5的（b）所示，於腔室10內產生充分的負離子。
一實施形態中，程序STm及程序STa亦可省略。此實施形態中，程序ST3（及第3控制），亦可自其開始時點經過既定時間後結束。既定時間，作為程序ST3的開始後腔室10內產生充分的負離子所需時間，加以予定。
程序ST4，在程序ST3的執行後的期間P4當中執行。程序ST4中，為了將程序ST3當中所產生之負離子往基板W供給，而在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極18施加正極性的直流電壓。
為了執行程序ST4，使控制部MC，執行第4控制。第4控制當中，控制部MC，控制電源單元64，使其在停止對高頻電源61供給高頻電力之狀態下，對下部電極18施加正極性的直流電壓。此外，氣體供給部，可自程序ST1繼續將氣體往腔室10供給。排氣裝置50，可自程序ST1繼續調整腔室10內的壓力。
程序ST4中，對下部電極18施加了正極性的直流電壓，所以如圖6的（a）所示，將負離子導入基板W。負離子，和基板W衝突，對基板W（亦即，薄膜EF）蝕刻。另外，負離子，使基板W的正電荷的量減少。
如上所述，於方法MT中，在由高頻電力供給產生了電漿之狀態下，使負極性的直流電壓往下部電極18供給。結果，正離子和基板W衝突，將W基板蝕刻。接著，停止供給高頻電力及對下部電極18施加直流電壓。有高頻電力供給之狀態下負離子的產生量較少，但若停止供給高頻電力，則藉由電子對氣體中化學物種之附著，使負離子有效率地產生。接著，在高頻電力停止供給之狀態下，對下部電極18施加正極性的直流電壓。結果，使負離子往基板W供給。於方法MT中，負離子讓基板之正電荷量減少。另外，用正離子與負離子雙方將基板W蝕刻。從而，讓蝕刻效率提高。
一實施形態當中，包含程序ST1、程序ST2、程序ST3、及程序ST4之蝕刻序列ESQ，係執行一次以上。此實施形態中，控制部MC，執行包含第1控制、第2控制、第3控制、及第4控制之蝕刻控制序列一次以上。蝕刻序列ESQ複數次執行的情況下，蝕刻序列ESQ重複進行的頻率，亦可為10kHz以上500kHz以下。蝕刻序列ESQ重複進行的頻率，亦可為50kHz以上400kHz以下。或者，該頻率，亦可比400kHz更大。
蝕刻序列ESQ複數次執行的情況下，方法MT，更包含程序STb。程序STb中，判斷是否滿足停止條件。停止條件，係在蝕刻序列ESQ（或是蝕刻控制序列）執行了既定次數的情況下得到滿足。程序STb當中，當判斷未滿足停止條件時，便執行蝕刻序列ESQ（或是蝕刻控制序列）。
一實施形態當中，判斷在程序STb滿足停止條件時，便執行程序ST5。程序ST5中，藉由排氣裝置50從腔室10的內部空間將氣體排出。程序ST5中，停止由高頻電源61供給高頻電力，且停止由電源單元64對於下部電極18施加直流電壓。
為了執行程序ST5，使控制部MC，執行第5控制。第5控制當中，控制部MC，控制排氣裝置50，使得氣體自腔室10的內部空間排出。第5控制當中，控制部MC，控制高頻電源61，使其停止供給高頻電力。另外，第5控制當中，控制部MC，控制電源單元64，使其停止對於下部電極18施加直流電壓。此外，氣體供給部，可自程序ST1繼續將氣體往腔室10供給，亦可於程序ST5的執行期間中停止該氣體的供給。
由蝕刻序列ESQ所產生之蝕刻副產物，會殘留於基板W上所形成之開口內。當程序ST5執行時，如圖6的（b）所示，蝕刻副產物，作為氣體自腔室10排出。圖6的（b）中，包圍「B」的圓圈，表示蝕刻副產物。此外，圖6的（b）的基板W內的記號「-」，表示藉由程序ST4的執行，使基板W以負電荷帶電。
一實施形態當中，也可重複進行包含蝕刻序列ESQ一次以上的執行與程序ST5之其他序列ASQ。序列ASQ的重複進行頻率，可為100Hz以上，10kHz以下。序列ASQ的一次執行期間當中，蝕刻序列ESQ的一次或是複數次的執行期間所占比率，可為30%以上，70%以下。此實施形態中，控制部MC，可重複執行其他控制序列。其他控制序列，包含蝕刻控制序列一次以上的執行與第5控制。此實施形態中，如圖1所示，方法MT，包含程序STc。程序STc中，判斷是否滿足停止條件。程序STc中，判斷是否滿足停止條件。停止條件，在序列ASQ（或是其他控制序列）執行了既定次數的情況下得到滿足。當判斷程序STc當中未滿足停止條件時，再次執行序列ASQ（或是其他控制序列）。另一方面，當判斷程序STc當中滿足停止條件時，方法MT結束。
一實施形態當中，於序列ASQ的1次執行中，程序ST5，亦可執行10μ秒以上。此實施形態中，上述的其他控制序列的執行期間當中，第5控制執行10μ秒以上。根據此實施形態，讓蝕刻副產物更確實地排出。結果，使基板W的蝕刻效率更加提升。
一實施形態當中，當序列ASQ的執行次數增加，程序ST5的執行期間的時間長度亦可隨著增加。此實施形態中，控制部MC，當上述其他控制序列的執行次數增加，第5控制的執行期間的時間長度隨著增加。此實施形態中，當基板W上所形成開口的深度變大，程序ST5的執行期間的時間長度隨著增長。從而，讓蝕刻副產物更確實地排出。
一實施形態中，程序ST1的執行期間中，亦即期間P1及期間P2當中，為了使電漿產生，亦可自高頻電源61斷續地供給高頻電力。亦即，程序ST1的執行期間中，高頻電力之複數脈衝波，亦可自高頻電源61斷續地供給。一實施形態中，程序ST1的執行期間中，高頻電力之複數脈衝波亦可自高頻電源61周期性供給。自高頻電源61供給高頻電力的脈衝波之周期，可為由100kHz以上，1MHz以下的頻率所規定之周期。一實施形態中，程序ST1的執行期間中自高頻電源61所供給高頻電力之複數脈衝波的電力等級，亦可變動。一實施形態中，程序ST1的執行期間當中自高頻電源61所供給高頻電力之複數脈衝波的電力等級的平均值，於蝕刻序列ESQ的重複進行當中亦可變動。
一實施形態中，程序ST2的執行期間中，亦即期間P2當中，亦可自電源單元64對下部電極18斷續地施加負極性的直流電壓。亦即，程序ST2的執行期間中，負極性直流電壓之複數脈衝波，亦可自電源單元64對下部電極18斷續地施加。一實施形態中，程序ST2的執行期間中，負極性直流電壓之複數脈衝波亦可自電源單元64往下部電極18周期性施加。負極性的直流電壓的脈衝波自電源單元64往下部電極18施加之周期，可為由100kHz以上，1MHz以下的頻率所規定之周期。負極性的直流電壓的脈衝波自電源單元64往下部電極18施加之時間點，也可和高頻電力的脈衝波由高頻電源61所供給之時間點同步。一實施形態中，程序ST2的執行期間中自電源單元64往下部電極18施加之負極性直流電壓之複數脈衝波的電壓值亦可變動。一實施形態中，程序ST2的執行期間當中自電源單元64往下部電極18施加之負極性直流電壓之複數脈衝波的電壓值的平均值，於蝕刻序列ESQ的重複進行當中亦可變動。
一實施形態中，程序ST4的執行期間中，亦即期間P4當中，亦可自電源單元64對下部電極18斷續地施加正極性的直流電壓。亦即，程序ST4的執行期間中，正極性直流電壓之複數脈衝波，亦可自電源單元64對下部電極18斷續地施加。一實施形態中，程序ST4的執行期間中，正極性直流電壓之複數脈衝波亦可自電源單元64對下部電極18周期地施加。正極性直流電壓的脈衝波自電源單元64往下部電極18施加之周期，可為由100kHz以上，1MHz以下的頻率所規定之周期。一實施形態中，程序ST4的執行期間中自電源單元64往下部電極18施加之正極性直流電壓之複數脈衝波的電壓值亦可變動。一實施形態中，程序ST4的執行期間當中自電源單元64往下部電極18施加之正極性直流電壓之複數脈衝波的電壓值的平均值，於蝕刻序列ESQ的重複進行當中亦可變動。
以上，針對各種例示性的實施形態進行了說明，但並非限定於上述例示性的實施形態，亦可進行各式各樣的省略、替換、及變更。另外，可將不同實施形態當中的元素加以組合而形成另外的實施形態。
例如，電漿處理裝置1係為電容耦合型的電漿處理裝置，但其他實施形態相關電漿處理裝置，亦可為電感耦合型的電漿處理裝置之類的另外類型的電漿處理裝置。另外，方法MT，亦可使用電漿處理裝置1以外的任意類型的電漿處理裝置，例如電感耦合型的電漿處理裝置來執行。
從以上說明，應可明白，本發明的各種實施形態，係以說明之目的由本說明書所說明，並未脫離出本發明之範圍及主旨，可進行各種變更。從而，本說明書所揭示之各種實施形態並非有意進行限定，真正的範圍與主旨，係由所附之申請專利範圍所顯示。
1:電漿處理裝置 10:腔室 10s:內部空間 12:腔室本體 12g:閘閥 12p:通路 15:支持體 16:支持台 18:下部電極 18f:流路 19:電極板 20:靜電吸盤 23a:配管 23b:配管 25:氣體供給管線 28:筒狀部 29:絕緣部 30:上部電極 34:頂板 34a:氣體噴吐孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體孔 36c:氣體導入埠 38:氣體供給管 40:氣體源群 41:閥群 42:流量控制器群 43:閥群 48:緩衝構件 50:排氣裝置 52:排氣管 61:高頻電源 63:匹配器 64:電源單元 66:低通濾波器 70a:網路分析儀 70f:高通濾波器 70p:探針 EF:薄膜 FR:對焦環 MC:控制部 MK:遮罩 UR:基底區 W:基板 ST1~ST5,STa,STb,STc,STm:程序 MT:方法 ASQ:序列 ESQ:蝕刻序列
圖1係一例示性的實施形態相關蝕刻方法之顯示流程圖。 圖2係一例示性的實施形態相關電漿處理裝置之概略顯示圖。 圖3係圖1所示蝕刻方法相關一例之時序圖。 圖4（a）係於圖3時序圖的期間P1中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖4（b）係於圖3時序圖的期間P2中電漿及基板的狀態之顯示圖。 圖5（a）係於圖3時序圖的期間P31中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖5（b）係於圖3時序圖的期間P32中電漿及基板的狀態之顯示圖。 圖6（a）係於圖3時序圖的期間P4中電漿及基板的狀態之顯示圖，圖6（b）係圖1所示蝕刻方法的程序ST5之說明圖。
ST1~ST5,STa,STb,STc,STm:程序
MT:方法
ASQ:序列
ESQ:蝕刻序列

Claims (20)

  1. 一種蝕刻方法，使用電漿處理裝置來執行；該蝕刻方法，係在基板載置於該電漿處理裝置的腔室內所設之基板支持台上狀態下執行；並包含： 高頻電力供給程序，為了讓該腔室內的氣體產生電漿而供給高頻電力； 負極性直流電壓施加程序，為了以來自該電漿的正離子對該基板進行蝕刻，而在該高頻電力供給程序之執行中對該基板支持台之下部電極施加負極性直流電壓； 停止程序，為了讓負離子產生，而停止對於該下部電極施加該負極性直流電壓及供給該高頻電力；及 正極性直流電壓施加程序，為了將該負離子供給至該基板，而在該高頻電力停止供給之狀態下，對該下部電極施加正極性直流電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之蝕刻方法，更包含： 氣體排出程序，在包含該高頻電力供給程序、該負極性直流電壓施加程序、該停止程序、及該正極性直流電壓施加程序在內之蝕刻序列執行一次以上之後，停止供給該高頻電力，且停止對該下部電極施加直流電壓，在此狀態下，將氣體從該腔室之內部空間排出。
  3. 如申請專利範圍第2項之蝕刻方法，其中， 重複進行包含該蝕刻序列一次以上的執行與該排出程序之其他序列。
  4. 如申請專利範圍第3項之蝕刻方法，其中， 在該其他序列之執行期間當中，該排出程序執行10μ秒以上。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之蝕刻方法，其中， 當該其他序列之執行次數增加，該排出程序之執行期間的時間長度亦隨之增大。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任1項之蝕刻方法，其中， 於該停止程序之執行中，測定表示該腔室內電子密度之參數； 由該參數判斷該腔室內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，即開始該正極性直流電壓施加程序。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任1項之蝕刻方法，其中， 於該停止程序，在停止供給該高頻電力之前，停止對該下部電極施加該負極性直流電壓。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任1項之蝕刻方法，其中， 於該高頻電力供給程序，為了產生該電漿，而斷續地供給該高頻電力之複數脈衝波。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任1項之蝕刻方法，其中， 於該負極性直流電壓施加程序，將該負極性直流電壓之複數脈衝波斷續地施加於該下部電極。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任1項之蝕刻方法，其中， 於該正極性直流電壓施加程序，將該正極性直流電壓之複數脈衝波斷續地施加於該下部電極。
  11. 一種電漿處理裝置，具備： 腔室； 基板支持台，設於該腔室內，具有下部電極； 高頻電源，為了在該腔室內由氣體產生電漿而供給高頻電力； 電源單元，使正極性直流電壓及負極性直流電壓產生，並和該下部電極電性連接；及 控制部，控制該高頻電源及該電源單元； 該控制部，執行以下的控制： 第1控制，控制該高頻電源，俾供給高頻電力以由該腔室內的氣體產生電漿； 第2控制，控制該電源單元，於該高頻電力的供給中對該基板支持台之下部電極施加負極性直流電壓，俾以來自該電漿的正離子對該基板進行蝕刻； 第3控制，控制該電源單元及該高頻電源，俾為了讓負離子產生，而停止對於該下部電極施加該負極性直流電壓及供給該高頻電力；及 第4控制，控制該電源單元，俾為了將該負離子供給至該基板，而在該高頻電力停止供給之狀態下，對該下部電極施加正極性直流電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項之電漿處理裝置，其中， 更具備和該腔室連接之排氣裝置； 該控制部更執行第5控制，控制該排氣裝置，俾於包含該第1控制、該第2控制、該第3控制、及該第4控制之蝕刻控制序列執行一次以上之後，停止供給該高頻電力，且停止對該下部電極施加直流電壓，在此狀態下，將氣體從該腔室之內部空間排出。
  13. 如申請專利範圍第12項之電漿處理裝置，其中， 該控制部，重複執行包含該蝕刻控制序列一次以上的執行與該第5控制之其他控制序列。
  14. 如申請專利範圍第13項之電漿處理裝置，其中， 在該其他控制序列之執行期間當中，該第5控制執行10μ秒以上。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之電漿處理裝置，其中， 該控制部，當該其他控制序列之執行次數增加，使該第5控制之執行期間的時間長度隨之增大。
  16. 如申請專利範圍第11至15項中任1項之電漿處理裝置，其中， 更具備測定裝置，於該第3控制之執行中，測定表示該腔室內電子密度之參數； 該控制部，在由該參數判斷該腔室內電子密度已減少到滿足既定基準的情況下，開始執行該第4控制。
  17. 如申請專利範圍第11至16項中任1項之電漿處理裝置，其中， 於該第3控制中，該控制部控制該電源單元，俾於停止供給該高頻電力之前，停止對該下部電極施加該負極性直流電壓。
  18. 如申請專利範圍第11至17項中任1項之電漿處理裝置，其中， 於該第1控制中，該控制部控制該高頻電源，俾為了產生該電漿，而斷續地供給該高頻電力之複數脈衝波。
  19. 如申請專利範圍第11至18項中任1項之電漿處理裝置，其中， 於該第2控制中，該控制部控制該電源單元，俾斷續地對該下部電極施加該負極性直流電壓之複數脈衝波。
  20. 如申請專利範圍第11至19項中任1項之電漿處理裝置，其中， 於該第4控制中，該控制部控制該電源單元，俾斷續地對該下部電極施加正極性直流電壓之複數脈衝波。
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