TW202129760A - 蝕刻方法、基板處理裝置、及基板處理系統 - Google Patents

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TW202129760A
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forming
protective layer
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石川慎也
小野健太
戸村幕樹
本田昌伸
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明所揭示之蝕刻方法包含了在基板中劃分形成開口之側壁面上形成保護層之步驟。保護層包含磷。蝕刻方法進而包含如下步驟：於形成保護層之步驟之後，對基板之膜進行蝕刻以增加開口之深度。

Description

蝕刻方法、基板處理裝置、及基板處理系統
本發明所例示之實施方式係關於一種蝕刻方法、基板處理裝置、及基板處理系統。
於電子器件之製造中，對基板之膜進行電漿蝕刻。電漿蝕刻例如應用於含矽膜。於含矽膜之電漿蝕刻中，使用包含氟碳氣體之處理氣體。關於此種電漿蝕刻，記載於美國專利申請公開第2018/0286707號中。
本發明提供一種在對基板之膜進行蝕刻時抑制側壁面之蝕刻的技術。
於一例示性實施方式中，提供一種蝕刻方法。蝕刻方法包含了在基板中劃分形成開口之側壁面上形成保護層之步驟。保護層包含磷。蝕刻方法進而包含如下步驟：於形成保護層之步驟之後，對基板之膜進行蝕刻以增加開口之深度。
根據一例示性實施方式，能夠在對基板之膜進行蝕刻時抑制側壁面之蝕刻。
以下，對各種例示性實施方式進行說明。
於一例示性實施方式中，提供一種蝕刻方法。蝕刻方法包含了在基板中劃分形成開口之側壁面上形成保護層之步驟。保護層包含磷。蝕刻方法進而包含如下步驟：於形成保護層之步驟之後，對基板之膜進行蝕刻以增加開口之深度。
上述實施方式中，於基板之側壁面由保護層保護之狀態下，對基板之膜進行蝕刻。保護層為包含磷之層，其具有對用於膜之蝕刻之化學物種較高之耐受性。因此，根據上述實施方式，能夠在對基板之膜進行蝕刻時抑制側壁面之蝕刻。再者，膜之蝕刻亦可為電漿蝕刻。
於一例示性實施方式中，形成保護層之步驟亦可包含如下步驟：使用第1氣體於側壁面上形成前驅物層、及使用第2氣體由前驅物層形成保護層。於該實施方式中，第1氣體或第2氣體包含磷。
於一例示性實施方式中，亦可依序執行複數個成膜循環，該等複數個成膜循環分別包含形成前驅物層之步驟及由前驅物層形成保護層之步驟。於一例示性實施方式中，亦可於形成前驅物層之步驟與形成保護層之步驟之間、及形成保護層之步驟與形成前驅物層之步驟之間，對腔室之內部空間執行沖洗，該腔室內收容有基板。
於一例示性實施方式中，亦可為，複數個成膜循環中之至少一個成膜循環中用以形成前驅物層之條件與複數個成膜循環中之至少另一個成膜循環中用以形成前驅物層之條件不同。
於一例示性實施方式中，複數個成膜循環中之至少一個成膜循環中由前驅物層形成保護層之條件可與複數個成膜循環中之至少另一個成膜循環中由前驅物層形成保護層之條件不同。
於一例示性實施方式中，第1氣體可包含含磷物質。第2氣體可包含H2 O、具有NH鍵之無機化合物、含碳物質、含矽物質、或含磷物質。
於一例示性實施方式中，第1氣體亦可包含含碳物質或含矽物質。第2氣體亦可包含含磷物質。
於一例示性實施方式中，第1氣體亦可包含含磷物質。第2氣體亦可包含H2 、O2 、或N2 之至少一者。保護層可藉由將源自由第2氣體產生之電漿之化學物種供給至前驅物層而形成。
於一例示性實施方式中，第1氣體中包含之含磷物質可為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
於一例示性實施方式中，第2氣體中包含之含磷物質可為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
於一例示性實施方式中，保護層可使用包含含磷物質之成膜氣體藉由化學氣相沈積法而形成。
於一例示性實施方式中，成膜氣體中之含磷物質可為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
於一例示性實施方式中，成膜氣體亦可進而包含含碳物質、含矽物質、H2 、N2 、H2 O、N2 、具有NH鍵之無機化合物、或稀有氣體。
於一例示性實施方式中，亦可依序執行複數個循環，該等複數個循環分別包含形成保護層之步驟與對膜進行蝕刻之步驟。
於一例示性實施方式中，複數個循環中之至少一個循環中用以形成保護層之條件可與複數個循環中之至少另一個循環中用以形成保護層之條件不同。
於一例示性實施方式中，複數個循環中之至少一個循環中用以蝕刻膜之條件可與複數個循環中之至少另一個循環中用以蝕刻膜之條件不同。
於一例示性實施方式中，被蝕刻之膜亦可為含矽膜或有機膜。
於另一例示性實施方式中，提供一種基板處理裝置。基板處理裝置具備腔室、基板支持器、氣體供給部、及控制部。基板支持器構成為於腔室內支持基板。氣體供給部構成為對腔室內供給氣體。控制部構成為控制氣體供給部。控制部以如下方式控制氣體供給部，即，將一種以上之氣體供給至腔室，以於由基板支持器支持之基板中劃分形成開口之側壁面上形成包含磷之保護層。控制部以如下方式控制氣體供給部，即，於形成保護層之後，供給處理氣體以對基板之膜進行蝕刻而增加開口之深度。
於又一例示性實施方式中，提供一種基板處理系統。基板處理系統具備成膜裝置及基板處理裝置。成膜裝置構成為於基板中劃分形成開口之側壁面上形成包含磷之保護層。基板處理裝置構成為於形成保護層之後，對基板之膜進行蝕刻以增加開口之深度。
以下，參照圖式對各種例示性實施方式詳細地進行說明。再者，各圖式中對於相同或相當之部分標註相同之符號。
圖1係一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。圖1所示之蝕刻方法(以下，稱為「方法MT」)係為了對基板之膜進行蝕刻而執行。圖2係一例之基板之局部放大剖視圖。圖2所示之基板W具有膜EF。基板W亦可進而具有基底區域UR及遮罩MK。
膜EF設置於基底區域UR上。遮罩MK設置於膜EF上。遮罩MK被圖案化。即，遮罩MK提供一個以上之開口。基板W具有劃分形成一個以上之開口之各者之側壁面及底面。圖2所示之基板W中，側壁面由遮罩MK提供，底面由膜EF提供。膜EF自遮罩MK之開口局部露出。膜EF可由任意材料形成。膜EF例如係含矽膜或有機膜。膜EF亦可由介電體形成。關於遮罩MK，只要於下述步驟ST2中相對於遮罩MK選擇性地蝕刻膜EF，則可由任意材料形成。
於基板W之第1例中，膜EF為有機膜。於基板W之第1例中，遮罩MK由含矽膜形成。含矽膜例如為含有矽之抗反射膜。
於基板W之第2例中，膜EF為低介電常數膜，包含矽、碳、氧、及氫。即，於基板W之第2例中，膜EF為SiCOH膜。於基板W之第2例中，遮罩MK由含鎢膜、含鈦膜等含金屬膜形成。於基板W之第2例中，遮罩MK亦可由光阻膜等有機膜、氮化矽膜、或多晶矽膜形成。
於基板W之第3例中，膜EF為多晶矽膜。於基板W之第3例中，遮罩MK由含鎢膜、含鈦膜等含金屬膜形成。於基板W之第3例中，遮罩MK亦可由光阻膜等有機膜、氧化矽膜、或氮化矽膜形成。
於基板W之第4例中，膜EF為含矽膜。含矽膜可為含有矽之介電體膜。含矽膜可為單層膜。含矽膜亦可為其至少一個膜由含有矽之介電體形成之多層膜。含矽膜例如為氧化矽膜、氮化矽膜、包含氧化矽膜與氮化矽膜交替之積層體之多層膜、或包含氧化矽膜與多晶矽膜交替之積層體之多層膜。於基板W之第4例中，遮罩MK由有機膜、含金屬膜、或多晶矽膜形成。有機膜例如為非晶形碳膜、旋塗碳膜、或光阻膜。含金屬膜例如由鎢或碳化鎢形成。
於一實施方式中，方法MT使用基板處理裝置執行。圖3係概略表示一例示性實施方式之基板處理裝置之圖。圖3所示之基板處理裝置為電容耦合型之電漿處理裝置1。
電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10中提供有內部空間10s。腔室10包含腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。內部空間10s於腔室本體12之內側提供。腔室本體12例如由鋁形成。於腔室本體12之內壁面上，設置有具有耐腐蝕性之膜。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化鋁、氧化釔等陶瓷所形成之膜。
於腔室本體12之側壁，形成有通路12p。基板W於內部空間10s與腔室10之外部之間被搬送時通過通路12p。通路12p能夠藉由閘閥12g而開閉。閘閥12g沿腔室本體12之側壁設置。
於腔室本體12之底部上，設置有支持部13。支持部13由絕緣材料形成。支持部13具有大致圓筒形狀。支持部13於內部空間10s中，自腔室本體12之底部朝上方延伸。支持部13支持基板支持器14。基板支持器14構成為於腔室10內即內部空間10s中支持基板W。
基板支持器14具有下部電極18及靜電吸盤20。下部電極18及靜電吸盤20設置於腔室10內。基板支持器14可進而具有電極板16。電極板16設置於腔室10內。電極板16例如由鋁等導體形成，且具有大致圓盤形狀。下部電極18設置於電極板16上。下部電極18例如由鋁等導體形成，且具有大致圓盤形狀。下部電極18電連接於電極板16。
圖4係一例示性實施方式之基板處理裝置之靜電吸盤之放大剖視圖。以下，參照圖3及圖4。靜電吸盤20設置於下部電極18上。於靜電吸盤20之上表面上載置基板W。靜電吸盤20具有本體20m及電極20e。本體20m具有大致圓盤形狀，且由介電體形成。電極20e為膜狀電極，其設置於本體20m內。電極20e經由開關20s而連接於直流電源20p。當對電極20e施加來自直流電源20p之電壓時，於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電引力。藉由所產生之靜電引力，基板W被靜電吸盤20吸引而由靜電吸盤20保持。
基板支持器14可具有一個以上之加熱器HT。一個以上之加熱器HT之各者可為電阻加熱元件。電漿處理裝置1可進而具備加熱器控制器HC。一個以上之加熱器HT之各者根據自加熱器控制器HC個別賦予之電力而發熱。其結果，基板支持器14上之基板W之溫度得以調整。一個以上之加熱器HT構成電漿處理裝置1之溫度調整機構。於一實施方式中，基板支持器14具有複數個加熱器HT。複數個加熱器HT設置於靜電吸盤20中。
於基板支持器14之周緣部上，以包圍基板W之邊緣之方式配置邊緣環ER。基板W配置於靜電吸盤20上且由邊緣環ER包圍之區域內。邊緣環ER用於提高對基板W之電漿處理之面內均勻性。邊緣環ER並不受限，可由矽、碳化矽、或石英形成。
於下部電極18之內部，設置有流路18f。自設置於腔室10之外部之冷卻器單元22經由配管22a對流路18f供給熱交換介質(例如冷媒)。供給至流路18f之熱交換介質經由配管22b而返回至冷卻器單元22。於電漿處理裝置1中，載置於靜電吸盤20上之基板W之溫度藉由熱交換介質與下部電極18之熱交換而調整。冷卻器單元22亦可構成電漿處理裝置1之溫度調整機構。
電漿處理裝置1提供氣體供給管線24。氣體供給管線24將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體(例如He氣體)供給至靜電吸盤20之上表面與基板W之背面之間的間隙。
電漿處理裝置1進而具備上部電極30。上部電極30設置於基板支持器14之上方。上部電極30經由構件32而支持於腔室本體12之上部。構件32由具有絕緣性之材料形成。上部電極30與構件32將腔室本體12之上部開口封閉。
上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面為內部空間10s之側之下表面，其劃分形成內部空間10s。頂板34可由焦耳熱較少之低電阻之導電體或半導體形成。於頂板34，形成有複數個氣體噴出孔34a。複數個氣體噴出孔34a於頂板34之板厚方向上貫通該頂板34。
支持體36將頂板34裝卸自如地支持。支持體36係由鋁等導電性材料形成。於支持體36之內部，設置有氣體擴散室36a。於支持體36形成有複數個氣體孔36b。複數個氣體孔36b自氣體擴散室36a朝下方延伸。複數個氣體孔36b分別連通於複數個氣體噴出孔34a。於支持體36形成有氣體導入口36c。氣體導入口36c連接於氣體擴散室36a。於氣體導入口36c連接有氣體供給管38。
於氣體供給管38，經由閥群41、流量控制器群42、及閥群43連接有氣體源群40。氣體源群40、閥群41、流量控制器群42、及閥群43構成氣體供給部GS。氣體源群40包含複數個氣體源。氣體源群40之複數個氣體源包含方法MT中利用之複數種氣體之供給源。於方法MT中使用之一種以上之氣體由液體形成之情形時，複數個氣體源包含分別具有液體供給源及氣化器之一個以上之氣體源。閥群41及閥群43之各者包含複數個開閉閥。流量控制器群42包含複數個流量控制器。流量控制器群42之複數個流量控制器之各者為質量流量控制器或壓力控制式流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源之各者經由閥群41之對應之開閉閥、流量控制器群42之對應之流量控制器、及閥群43之對應之開閉閥而連接於氣體供給管38。
電漿處理裝置1亦可進而具備防護罩46。防護罩46沿腔室本體12之內壁面裝卸自如地設置。防護罩46亦設置於支持部13之外周。防護罩46防止蝕刻副產物附著於腔室本體12。防護罩46例如藉由在由鋁形成之構件之表面形成具有耐腐蝕性之膜而構成。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化釔等陶瓷形成之膜。
於支持部13與腔室本體12之側壁之間，設置有隔板48。隔板48例如藉由在由鋁形成之構件之表面形成具有耐腐蝕性之膜而構成。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化釔等陶瓷形成之膜。於隔板48，形成有複數個貫通孔。於隔板48之下方且腔室本體12之底部，設置有排氣口12e。於排氣口12e，經由排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有壓力調整閥及渦輪分子泵等真空泵。
電漿處理裝置1進而具備第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生第1高頻電力之電源。第1高頻電力具有適宜產生電漿之頻率。第1高頻電力之頻率例如為27 MHz～100 MHz範圍內之頻率。第1高頻電源62經由匹配器66而連接於上部電極30。匹配器66具有用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(上部電極30側)之阻抗匹配之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由匹配器66而連接於下部電極18。第1高頻電源62構成電漿產生部之一例。
第2高頻電源64係產生第2高頻電力之電源。第2高頻電力具有比第1高頻電力之頻率低之頻率。將第2高頻電力與第1高頻電力一起使用之情形時，第2高頻電力被用作用以將離子饋入基板W之偏壓用高頻電力。第2高頻電力之頻率例如為400 kHz～13.56 MHz範圍內之頻率。第2高頻電源64經由匹配器68及電極板16而連接於下部電極18。匹配器68具有用以使第2高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之阻抗匹配之電路。
再者，亦可不使用第1高頻電力，而使用第2高頻電力產生電漿，即，僅使用單一之高頻電力產生電漿。該情形時，第2高頻電力之頻率亦可為大於13.56 MHz之頻率，例如為40 MHz。該情形時，電漿處理裝置1亦可不具備第1高頻電源62及匹配器66。該情形時，第2高頻電源64構成電漿產生部之一例。
於電漿處理裝置1中產生電漿之情形時，將氣體自氣體供給部GS供給至內部空間10s。又，藉由供給第1高頻電力及/或第2高頻電力而於上部電極30與下部電極18之間產生高頻電場。藉由所產生之高頻電場將氣體激發。其結果產生電漿。
電漿處理裝置1可進而具備控制部80。控制部80可為具備處理器、記憶體等記憶部、輸入裝置、顯示裝置、及信號之輸入輸出介面等之電腦。控制部80控制電漿處理裝置1之各部。控制部80中，操作員可使用輸入裝置進行指令之輸入操作等，以此來管理電漿處理裝置1。又，控制部80中，可藉由顯示裝置顯示電漿處理裝置1之運轉狀況使之可視化。進而，於控制部80之記憶部，儲存有控制程式及製程配方資料。由控制部80之處理器執行控制程式，以此於電漿處理裝置1中執行各種處理。控制部80之處理器執行控制程式，按照製程配方資料控制電漿處理裝置1之各部，由此於電漿處理裝置1中執行方法MT。
再次參照圖1，對方法MT詳細地進行說明。於以下說明中，列舉使用電漿處理裝置1對圖2所示之基板W進行處理之情形為例來說明方法MT。再者，方法MT中，亦可使用其他基板處理裝置。方法MT亦可處理其他基板。
方法MT係於將基板W載置於基板支持器14上之狀態下執行。方法MT可在維持腔室10之內部空間10s被減壓之環境且未自內部空間10s取出基板W的情況下執行。於一實施方式中，方法MT亦可由步驟STa開始。步驟STa中，對膜EF進行蝕刻。膜EF可使用電漿進行蝕刻。
步驟STa中，於腔室10內由處理氣體產生電漿Pa。於處理上述基板W之第1例之情形時，即於基板W之膜EF為有機膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含含氧氣體。含氧氣體例如包含氧氣、一氧化碳氣體、或二氧化碳氣體。或者，於處理基板W之第1例之情形時，步驟STa中使用之處理氣體亦可包含氮氣及/或氫氣。
於處理上述基板W之第2例之情形時，即於基板W之膜EF為低介電常數膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含含氟氣體。含氟氣體例如為氟碳氣體。氟碳氣體例如為C4 F8 氣體。
於處理上述基板W之第3例之情形時，即於基板W之膜EF為多晶矽膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含含鹵素氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體、Cl2 氣體、或SF6 氣體。
於上述基板W之第4例中膜EF為氧化矽膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含氟碳氣體。於基板W之第4例中膜EF為氮化矽膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含氫氟碳化合物氣體。於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與氮化矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體可包含氟碳氣體及氫氟碳化合物氣體。於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與多晶矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟STa中使用之處理氣體包含氟碳氣體與含鹵素氣體。氟碳氣體例如為CF4 氣體、C4 F6 氣體、或C4 F8 氣體。氫氟碳化合物氣體例如為CH3 F氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體或Cl2 氣體。
圖5(a)係用以說明圖1所示之蝕刻方法之步驟STa之例的圖，圖5(b)係步驟STa執行後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖。步驟STa中，如圖5(a)所示，將源自電漿Pa之化學物種照射至膜EF，藉由該化學物種將膜EF蝕刻。步驟STa中，將膜EF蝕刻至膜EF之下表面與膜EF之上表面之間的位置。該位置係以如下方式規定，即，即便步驟STa中將膜EF蝕刻至該位置，亦不會實質上產生膜EF朝橫向之蝕刻。再者，膜EF之下表面係膜EF與基底區域UR接觸之面。膜EF之上表面係膜EF自遮罩MK之開口露出之表面。若執行步驟STa，則如圖5(b)所示，於膜EF形成自遮罩MK連續之開口OP。開口OP由側壁面SS及底面BS劃分形成。側壁面SS由遮罩MK及膜EF提供。底面BS由膜EF提供。於執行步驟STa後，遮罩MK會變薄。
於步驟STa中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。於步驟STa中，控制部80以將處理氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。於步驟STa中，控制部80控制電漿產生部以由處理氣體產生電漿。於一實施方式之步驟STa中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。
再者，方法MT亦可不包含步驟STa。該情形時，於應用方法MT之基板之膜EF，預先設置開口OP。或者，於方法MT不包含步驟STa之情形時，對圖2所示之基板W應用步驟ST1及步驟ST2。
步驟ST1中，保護層PL形成於基板W中劃分形成開口OP之側壁面SS上。保護層PL包含磷。保護層PL例如由磷、磷酸、多磷酸、磷酸鹽、磷酸酯、磷氧化物、或磷氮化物形成。磷酸鹽例如為磷酸二氫鈣。磷氧化物例如為十氧化四磷。
於一實施方式中，步驟ST1亦可藉由圖6之流程圖所示之成膜方法而形成。圖6係一例示性實施方式之蝕刻方法中可使用之成膜方法之流程圖。以下，一併參照圖6、圖7(a)及圖7(b)。圖7(a)係形成前驅物層後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖。圖7(b)係形成保護層後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖。
於一實施方式中，步驟ST1包含步驟ST11及步驟ST13。步驟ST1亦可進而包含步驟ST12及步驟ST14。步驟ST12於步驟ST11與步驟ST13之間執行。步驟ST14於步驟ST13與步驟ST11之間執行。
步驟ST11中，於基板W之表面上形成前驅物層PC。基板W之表面包含側壁面SS。步驟ST11中，使用第1氣體來形成前驅物層PC。第1氣體包含了在基板W上形成前驅物層PC之物質。第1氣體或步驟ST13中使用之第2氣體包含磷。第1氣體亦可進而包含載氣。載氣為惰性氣體。惰性氣體例如為稀有氣體或氮氣。步驟ST11中，如圖7(a)所示，於基板W上由第1氣體中所含之物質形成前驅物層PC。步驟ST11中，亦可在不由第1氣體產生電漿的情況下形成前驅物層PC。或者，於步驟ST11中，亦可使用源自由第1氣體產生之電漿之化學物種而形成前驅物層PC。
步驟ST11中，控制部80以將第1氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。步驟ST11中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。於步驟ST11中產生電漿之情形時，控制部80以於腔室10內由第1氣體產生電漿之方式控制電漿產生部。於一實施方式中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64，以此由第1氣體產生電漿。
步驟ST12中，執行內部空間10s之沖洗。步驟ST12中，控制部80以執行內部空間10s之排氣之方式控制排氣裝置50。步驟ST12中，控制部80亦可以將惰性氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。藉由執行步驟ST12，可將腔室10內之第1氣體置換為惰性氣體。藉由執行步驟ST12，亦可將吸附於基板W上之過剩之物質去除。藉由執行步驟ST11與步驟ST12，亦可於基板W上將前驅物層PC形成為單分子層。
於步驟ST13中，如圖7(b)所示，由前驅物層PC形成保護層PL。步驟ST13中，使用第2氣體來形成保護層PL。第2氣體包含藉由與構成前驅物層PC之物質反應而由前驅物層PC形成保護層PL之反應物種。第2氣體亦可進而包含載氣。載氣為惰性氣體。惰性氣體例如為稀有氣體或氮氣。步驟ST13中，亦可在未由第2氣體產生電漿的情況下形成保護層PL。或者，於步驟ST13中，亦可使用源自由第2氣體產生之電漿之化學物種而形成保護層PL。
步驟ST13中，控制部80以將第2氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。步驟ST13中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。於步驟ST13中產生電漿之情形時，控制部80以於腔室10內由第2氣體產生電漿之方式控制電漿產生部。於一實施方式中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64，以此由第2氣體產生電漿。
步驟ST14中，執行內部空間10s之沖洗。步驟ST14係與步驟ST12相同之步驟。藉由執行步驟ST14，可將腔室10內之第2氣體置換為惰性氣體。
步驟ST1中，亦可依序反覆執行分別包含步驟ST11及步驟ST13之複數個成膜循環CY1。複數個成膜循環CY1亦可分別進而包含步驟ST12及步驟ST14。保護層PL之厚度可根據成膜循環CY1之反覆次數而調整。於反覆執行成膜循環CY1之情形時，於步驟ST15中判定是否滿足停止條件。於成膜循環CY1之執行次數達到特定次數之情形時滿足停止條件。於步驟ST15中判定為不滿足停止條件之情形時，再次執行成膜循環CY1。於步驟ST15中判定為已滿足停止條件之情形時，結束步驟ST1之執行，且如圖1所示，處理進入步驟ST2。
一實施方式中，第1氣體包含含磷物質，第2氣體包含H2 O、具有NH鍵之無機化合物、含碳物質、含矽物質、或含磷物質。第1氣體中包含之含磷物質及第2氣體中可包含之含磷物質可為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。磷醯化合物例如為氯化磷酸、磷酸三甲基((CH3 O)3 PO)、磷酸三乙酯((C2 H5 O)3 PO)、六甲基磷酸三醯胺((N(CH3 )2 )3 PO)、或二氯化磷酸苯酯。膦系物質例如為膦、三氟化磷、三氯化磷、或三臭化磷。或者，膦系物質亦可為Px (Cy Hz )n 。此處，x、y、z、及n之各者為1以上之整數。Px (Cy Hz )n 例如為三甲基膦。或者，膦系物質為三甲氧基膦(P(OCH3 )3 )、三(二甲胺基)膦(P(N(CH3 )2 )3 )、或三(三甲基矽烷基)膦(P(Si(CH3 )3 )。磷烷化合物例如為五氟化磷或五氯化磷。磷烯化合物例如為膦乙烯或磷雜苯。磷炔化合物例如為膦雜乙炔或金剛烷基膦雜乙炔。磷腈化合物例如為六氟環三磷腈或六苯氧基環三磷腈。具有NH鍵之無機化合物為氨(NH3 )、二氮烯(N2 H2 )、肼(N2 H4 )、或胺。胺例如為二甲胺或乙二胺。含碳物質係碳化氫、氟化碳、具有羥基之有機化合物、羧酸、羧酸酐、或羧醯鹵化物。碳化氫例如為甲烷或丙烯。氟化碳例如為CF4 或C4 F6 。具有羥基之有機化合物例如為甲醇、乙二醇等醇類或酚類。羧酸例如為乙酸或草酸。含矽物質例如為氯化矽或胺基矽烷。再者，第1氣體中包含之含磷物質及第2氣體中可包含之含磷物質可彼此相同，亦可互不相同。於第1氣體及第2氣體包含相同之含磷物質之情形時，使用由第1氣體與第2氣體之任一者形成之電漿。
於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含H2 O之情形時，保護層PL由磷酸形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含具有羥基之有機化合物、羧酸、羧酸酐、或羧酸醯鹵化物之情形時，保護層PL由磷酸酯形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含具有NH鍵之無機化合物之情形時，保護層PL由氮化磷或磷酸三醯胺形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含含磷物質之情形時，保護層PL由磷酸、磷氧化物或氮化磷形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含如碳化氫或氟化碳之含碳物質之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含碳材料形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含含矽物質之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含矽材料形成。
於另一實施方式中，第1氣體包含上述含碳物質或上述含矽物質，第2氣體包含上述含磷物質。於第1氣體包含如碳化氫或氟化碳之含碳物質，且第2氣體包含含磷物質之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含碳材料形成。於第1氣體包含含矽物質，且第2氣體包含含磷物質之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含矽材料形成。
於又一實施方式中，第1氣體包含上述含磷物質，第2氣體包含H2 、O2 、或N2 之至少一者。於該實施方式中，保護層PL藉由將源自由第2氣體產生之電漿之化學物種供給至前驅物層PC而形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含H2 及O2 之情形時，保護層PL由磷酸形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含N2 及H2 之情形時，保護層PL由氮化磷形成。於第1氣體包含含磷物質，且第2氣體包含H2 之情形時，保護層PL由磷形成。
步驟ST2係於步驟ST1中在側壁面SS上形成保護層PL之後執行。再者，方法MT亦可進而包含如下步驟：於步驟ST2之前由CF4 氣體等產生電漿，對底面BS上之保護層PL進行蝕刻(突破步驟)。步驟ST2中，對膜EF進行蝕刻。於一實施方式中，藉由源自電漿之化學物種對膜EF進行蝕刻。步驟ST2中，於腔室10內由處理氣體產生電漿P2。於處理上述基板W之第1例之情形時，即於基板W之膜EF為有機膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含含氧氣體。含氧氣體例如包含氧氣、一氧化碳氣體、或二氧化碳氣體。或者，於處理基板W之第1例之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體亦可包含氮氣及/或氫氣。
於處理上述基板W之第2例之情形時，即於基板W之膜EF為低介電常數膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含含氟氣體。含氟氣體例如為氟碳氣體。氟碳氣體例如為C4 F8 氣體。
於處理上述基板W之第3例之情形時，即於基板W之膜EF為多晶矽膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含含鹵素氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體、Cl2 氣體、或SF6 氣體。
於上述基板W之第4例中膜EF為氧化矽膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含氟碳氣體。於基板W之第4例中膜EF為氮化矽膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含氫氟碳化合物氣體。於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與氮化矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體可包含氟碳氣體及氫氟碳化合物氣體。於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與多晶矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟ST2中使用之處理氣體包含氟碳氣體與含鹵素氣體。氟碳氣體例如為CF4 氣體、C4 F6 氣體、或C4 F8 氣體。氫氟碳化合物氣體例如為CH3 F氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體或Cl2 氣體。
圖8(a)係用以說明圖1所示之蝕刻方法之步驟ST2之例的圖，圖8(b)係步驟ST2執行後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖。步驟ST2中，如圖8(a)所示，將源自電漿P2之化學物種照射至膜EF，藉由該化學物種對膜EF進行蝕刻。步驟ST2之執行結果為，如圖8(b)所示，開口OP之深度增加。
於步驟ST2中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。於步驟ST2中，控制部80以將處理氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。於步驟ST2中，控制部80控制電漿產生部以由處理氣體產生電漿。於一實施方式之步驟ST2中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。
於方法MT中，亦可依序執行分別包含步驟ST1及步驟ST2之複數個循環CY。於依序執行複數個循環CY之情形時，於步驟ST3中判定是否滿足停止條件。於循環CY之執行次數達到特定次數之情形時滿足停止條件。於步驟ST3中判定為不滿足停止條件之情形時，再次執行循環CY。於步驟ST3中判定為已滿足停止條件之情形時，結束方法MT之執行。
方法MT中，於基板W之側壁面SS由保護層PL保護之狀態下，對基板W之膜EF進行蝕刻。保護層PL為包含磷之層，具有對用於膜EF之蝕刻之化學物種較高之耐受性。因此，根據方法MT，能夠在對基板W之膜EF進行蝕刻時抑制側壁面SS之蝕刻。
再者，複數個循環CY中之至少一個循環中用以形成保護層PL之步驟ST1之條件可與複數個循環CY中之至少另一個循環中用以形成保護層PL之步驟ST1之條件不同。所有循環CY之步驟ST1之條件亦可互不相同。該情形時，各循環中保護層PL能以其厚度或覆蓋率與其他循環中形成之保護層PL之厚度或覆蓋率不同之方式而形成。
複數個循環CY中之至少一個循環中用以蝕刻膜EF之步驟ST2之條件可與複數個循環CY中之至少另一個循環中用以蝕刻膜EF之步驟ST2之條件不同。所有循環CY之步驟ST2之條件亦可互不相同。該情形時，各循環中膜EF係以其蝕刻量與其他循環中之膜EF之蝕刻量不同之方式被蝕刻。
複數個循環CY之各者中，於複數個成膜循環CY1中之一個成膜循環中形成保護層PL之條件可與複數個成膜循環CY1中之至少另一個成膜循環中用以形成保護層PL之條件不同。即，複數個循環CY之各者中，一個成膜循環中之步驟ST11之條件及/或步驟ST13之條件可與至少另一個成膜循環中之步驟ST11之條件及/或步驟ST13之條件不同。複數個循環CY之各者中，於所有成膜循環CY1中形成保護層PL之條件亦可互不相同。該情形時，可於複數個循環CY分別包含之複數個成膜循環CY1之各者中控制保護層PL之厚度分佈。
以下，參照圖9(a)及圖9(b)。圖9(a)係形成前驅物層後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖，圖9(b)係形成保護層後之狀態下之一例之基板的局部放大剖視圖。如圖9(b)所示，保護層PL只要覆蓋若無保護層PL則會被朝橫向蝕刻之側壁面SS之一部分即可，亦可不覆蓋基板W之整個表面。例如，保護層PL亦可不覆蓋底面BS。或者，保護層PL之厚度亦可具有根據位置而變化之分佈。例如，保護層PL之厚度亦可於開口OP之上端附近較大，且於開口OP之深部附近較小或為零。具有此種厚度分佈之保護層PL可藉由參照圖9(a)及圖9(b)於下文說明之保護層PL之形成處理或化學氣相沈積法(CVD法)而形成。
為了形成圖9(b)所示之保護層PL，於步驟ST11中，前驅物層PC如圖9(a)所示以覆蓋側壁面SS之一部分、但未覆蓋基板W之整個表面之方式形成。為了如此形成前驅物層PC，於步驟ST11中，滿足條件(1)～(5)中之至少一個條件。於條件(1)中，將步驟ST11之執行中腔室10中的氣體壓力設定為較其他處理條件相同時形成前驅物層PC之物質吸附於基板W之整個表面的壓力低之壓力。條件(2)中，將步驟ST11之處理時間設定為較其他處理條件相同時形成前驅物層PC之物質吸附於基板W之整個表面之處理時間短的時間。條件(3)中，將形成前驅物層PC之物質於第1氣體中之稀釋度設定為較其他處理條件相同時形成前驅物層PC之物質吸附於基板W之整個表面之稀釋度高的值。條件(4)中，將步驟ST11之執行中基板支持器14之溫度設定為較其他處理條件相同時形成前驅物層PC之物質吸附於基板W之整個表面之溫度低的溫度。條件(5)可應用於步驟ST11中產生電漿之情形。條件(5)中，將高頻電力(第1高頻電力及/或第2高頻電力)之絕對值設定為較其他處理條件相同時形成前驅物層PC之物質吸附於基板W之整個表面之絕對值小的值。
為了形成圖9(b)所示之保護層PL，於步驟ST13中，亦可滿足條件(1)～(5)中之至少一個條件。條件(1)中，將步驟ST13之執行中腔室10中的氣體壓力設定為較其他處理條件相同時第2氣體中之物質與形成前驅物層PC之物質之反應於整個前驅物層PC中結束之壓力低的壓力。條件(2)中，將步驟ST13之處理時間設定為較其他處理條件情形時第2氣體中之物質與形成前驅物層PC之物質之反應於整個前驅物層PC中結束之處理時間短的時間。條件(3)中，將形成保護層PL之物質於第2氣體中之稀釋度設定為較其他處理條件相同時第2氣體中之物質與形成前驅物層PC之物質之反應於整個前驅物層PC中結束之稀釋度高的值。條件(4)中，將步驟ST13之執行中基板支持器14之溫度設定為較其他處理條件相同時第2氣體中之物質與形成前驅物層PC之物質之反應於整個前驅物層PC中結束之溫度低的溫度。條件(5)可應用於步驟ST13中產生電漿之情形。條件(5)中，將高頻電力(第1高頻電力及/或第2高頻電力)之絕對值設定為較其他處理條件相同時第2氣體中之物質與形成前驅物層PC之物質之反應於整個前驅物層PC中結束之絕對值小的值。
於另一實施方式中，作為方法MT之步驟ST1之成膜方法，亦可使用化學氣相沈積法(CVD法)。步驟ST1中使用之CVD法可為電漿CVD法，亦可為熱CVD法。於使用CVD法作為步驟ST1之成膜方法之情形時，供給至腔室10之成膜氣體包含上文中關於第1氣體或第2氣體進行敍述之含磷物質。成膜氣體亦可進而包含上文中關於第1氣體或第2氣體進行敍述之含碳物質或含矽物質。成膜氣體亦可包含稀有氣體(例如He氣體、Ar氣體、Ne氣體、或Xe氣體)、H2 、O2 、H2 O、N2 、氨、二氮烯、或肼之至少一者。
於利用CVD法之步驟ST1中使用上述包含如磷醯化合物之含磷物質之成膜氣體之情形時，保護層PL由磷酸或磷氧化物形成。於使用上述包含含磷物質與含碳物質之成膜氣體之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含碳材料形成。於利用CVD法之步驟ST1中使用上述包含含磷物質與含矽物質之成膜氣體之情形時，保護層PL由摻雜有磷之含矽材料形成。於利用CVD法之步驟ST1中使用上述包含含磷物質並且包含H2 及/或稀有氣體之成膜氣體之情形時，保護層PL由磷形成。於利用CVD法之步驟ST1中使用上述包含含磷物質並且包含O2 及/或H2 O之成膜氣體之情形時，保護層PL由磷酸或磷氧化物形成。於利用CVD法之步驟ST1中使用上述包含含磷物質並且包含N2 、氨、二氮烯、或肼等含氮物質之成膜氣體之情形時，保護層PL由氮化磷形成。
以下，參照圖10。方法MT亦可使用包含成膜裝置及電漿處理裝置之基板處理系統執行。圖10係表示一例示性實施方式之基板處理系統之圖。圖10所示之基板處理系統PS可用於執行方法MT。
基板處理系統PS具備台2a～2d、容器4a～4d、載入模組LM、對準器AN、加載互鎖模組LL1、LL2、製程模組PM1～PM6、搬送模組TF、及控制部MC。再者，基板處理系統PS中之台之個數、容器之個數、及加載互鎖模組之個數可為一個以上之任意個數。又，基板處理系統PS中之製程模組之個數可為兩個以上之任意個數。
台2a～2d沿載入模組LM之一邊緣排列。容器4a～4d分別搭載於台2a～2d上。容器4a～4d分別為例如被稱為FOUP(Front Opening Unified Pod，前開式晶圓盒)之容器。容器4a～4d分別以其內部收容基板W之方式構成。
載入模組LM具有腔室。載入模組LM之腔室內之壓力設定為大氣壓。載入模組LM具有搬送裝置TU1。搬送裝置TU1例如為多關節機器人，由控制部MC控制。搬送裝置TU1以經由載入模組LM之腔室搬送基板W之方式構成。搬送裝置TU1可於容器4a～4d之各者與對準器AN之間、對準器AN與加載互鎖模組LL1～LL2之各者之間、及加載互鎖模組LL1～LL2之各者與容器4a～4d之各者之間搬送基板W。對準器AN連接於載入模組LM。對準器AN以進行基板W之位置調整(位置校準)之方式構成。
加載互鎖模組LL1及加載互鎖模組LL2分別設置於載入模組LM與搬送模組TF之間。加載互鎖模組LL1及加載互鎖模組LL2分別提供預備減壓室。
搬送模組TF經由閘閥而連接於加載互鎖模組LL1及加載互鎖模組LL2之各者。搬送模組TF具有可減壓之搬送腔室TC。搬送模組TF具有搬送裝置TU2。搬送裝置TU2例如為多關節機器人，其由控制部MC控制。搬送裝置TU2以經由搬送腔室TC搬送基板W之方式構成。搬送裝置TU2可於加載互鎖模組LL1～LL2之各者與製程模組PM1～PM6之各者之間、及製程模組PM1～PM6中之任意兩個製程模組之間搬送基板W。
製程模組PM1～PM6之各者係以進行專用之基板處理之方式構成之處理裝置。製程模組PM1～PM6中之一個製程模組為成膜裝置。該成膜裝置用於在步驟ST1中形成保護層PL。於步驟ST1中產生電漿之情形時，該成膜裝置為電漿處理裝置1或其他電漿處理裝置等電漿處理裝置。於步驟ST1中不產生電漿而形成保護層PL之情形時，該成膜裝置亦可不具有用以產生電漿之構成。
製程模組PM1～PM6中之其他製程模組係電漿處理裝置1或其他電漿處理裝置等基板處理裝置。該基板處理裝置用於在步驟ST2中對膜EF進行蝕刻。該基板處理裝置亦可用於步驟STa中之蝕刻。或者，步驟STa中之蝕刻亦可使用作為製程模組PM1～PM6中之進而另一製程模組的基板處理裝置而執行。
基板處理系統PS中，控制部MC以控制基板處理系統PS之各部之方式構成。控制部MC以於步驟ST1中形成保護層PL之方式控制成膜裝置。控制部MC以於形成保護層PL後對膜EF進行蝕刻以此增加開口OP之深度之方式控制基板處理裝置。該基板處理系統PS可於製程模組間以不與大氣接觸之方式搬送基板W。
以下，參照圖11。圖11係另一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。圖11所示之蝕刻方法(以下，稱為「方法MT2」)係為了對基板之膜進行蝕刻而執行。方法MT2例如可應用於圖2所示之基板W。以下，以使用電漿處理裝置1對圖2所示之基板W進行處理之情形為例來說明方法MT2。再者，方法MT2中，亦可使用其他基板處理裝置。方法MT2中，亦可處理其他基板。
方法MT2係在將基板W載置於基板支持器14上之狀態下執行。方法MT2亦可以步驟STa開始。方法MT2中之步驟STa係與方法MT中之步驟STa相同之步驟。再者，方法MT2亦可不包含步驟STa。該情形時，於應用方法MT2之基板之膜EF上預先設置開口OP。或者，於方法MT2不包含步驟STa之情形時，對圖2所示之基板W應用方法MT2中之步驟ST21及步驟ST22。
步驟ST21中，前驅物層PC形成於基板W之表面上。前驅物層PC包含磷。步驟ST21中，使用成膜氣體來形成前驅物層PC。步驟ST21中使用之成膜氣體包含了在基板W上形成前驅物層PC之物質。步驟ST21中使用之成膜氣體包含含磷物質。含磷物質可為上文之方法MT之說明中敍述的含磷物質。步驟ST21中使用之成膜氣體亦可進而包含載氣。載氣為惰性氣體。惰性氣體例如為稀有氣體或氮氣。步驟ST21中，如圖7(a)所示，於基板W上由成膜氣體中包含之物質形成前驅物層PC。步驟ST21中，亦可在不由成膜氣體產生電漿的情況下形成前驅物層PC。或者，於步驟ST21中，亦可使用源自由成膜氣體產生之電漿之化學物種而形成前驅物層PC。
於步驟ST21中，控制部80以將成膜氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。步驟ST21中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。於步驟ST21中產生電漿之情形時，控制部80以於腔室10內由成膜氣體產生電漿之方式控制電漿產生部。於一實施方式中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64，以此由成膜氣體產生電漿。
步驟ST22係於步驟ST21之後執行。步驟ST22中，使用處理氣體之電漿對基板W進行處理。步驟ST22包含步驟ST23及步驟ST24。步驟ST23中，使用源自處理氣體之電漿之化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。步驟ST24係於步驟ST23之執行中執行。換言之，步驟ST23與步驟ST24同時進行。步驟ST24中，藉由源自處理氣體之電漿之化學物種而對基板W之膜EF進行蝕刻。源自使前驅物層PC變為保護層PL之電漿之化學物種與源自對膜EF進行蝕刻之電漿之化學物種可彼此相同，亦可互不相同。藉由執行步驟ST22，如圖8(b)所示，由前驅物層PC形成保護層PL，同時，對膜EF進行蝕刻，使得開口OP之深度增加。
於處理上述基板W之第1例之情形時，即於基板W之膜EF為有機膜之情形時，步驟ST22(即，步驟ST23及ST24)中使用之處理氣體可包含含氧氣體。含氧氣體例如包含氧氣(O2 氣體)、一氧化碳氣體(CO氣體)、或二氧化碳氣體(CO2 氣體)。該情形時，處理氣體亦可進而包含硫化羰氣體。處理基板W之第1例時在步驟ST22中使用之處理氣體亦可包含O2 、CO2 、N2 、H2 、H2 O、或具有NH鍵之無機化合物之至少一者。具有NH鍵之無機化合物例如為NH3 、N2 H2 等。於處理基板W之第1例之情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於處理上述基板W之第2例之情形時，即於基板W之膜EF為低介電常數膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體包含氟及氮。例如，處理氣體包含氟碳氣體及含氮氣體。氟碳氣體例如為C4 F8 氣體。含氮氣體例如為氮氣(N2 氣體)。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)及/或含氧氣體。含氧氣體為氧氣(O2 )、二氧化碳氣體(CO2 )等。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氮化學物種及/或氧化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氟化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於處理上述基板W之第3例之情形時，即於基板W之膜EF為多晶矽膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體可包含含鹵素氣體及/或含氧氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體、Cl2 氣體、或SF6 氣體。含氧氣體例如包含氧氣、一氧化碳氣體、或二氧化碳氣體。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氧化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之鹵素化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於上述基板W之第4例中膜EF為氧化矽膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體包含氟碳氣體。該情形時，處理氣體進而包含含氧及/或含氮之氣體。氟碳氣體例如為CF4 氣體、C4 F6 氣體、或C4 F8 氣體。含氧氣體例如包含氧氣(O2 氣體)、一氧化碳氣體(CO氣體)、或二氧化碳氣體(CO2 氣體)。含氮氣體例如為氮氣(N2 氣體)。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氧化學物種及/或氮化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氟化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於基板W之第4例中膜EF為氮化矽膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體包含氫氟碳化合物氣體及/或含氧氣體。氫氟碳化合物氣體例如為CH3 F氣體。含氧氣體例如包含氧氣(O2 氣體)、一氧化碳氣體(CO氣體)、或二氧化碳氣體(CO2 氣體)。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氧化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氟化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與氮化矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體包含氟碳氣體及氫氟碳化合物氣體。該情形時，處理氣體進而包含含氧及/或含氮之氣體。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氧化學物種或氮化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氟化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於基板W之第4例中膜EF為包含氧化矽膜與多晶矽膜交替之積層體之多層膜之情形時，步驟ST22中使用之處理氣體包含氟碳氣體及含鹵素氣體。氟碳氣體例如為CF4 氣體、C4 F6 氣體、或C4 F8 氣體。含鹵素氣體例如為HBr氣體或Cl2 氣體。該情形時，處理氣體進而包含含氧及/或含氮之氣體。該情形時，處理氣體亦可進而包含稀有氣體(例如Ar氣體)。該情形時，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氧化學物種或氮化學物種而由前驅物層PC形成保護層PL。又，藉由源自由處理氣體形成之電漿之氟化學物種及鹵素化學物種而對膜EF進行蝕刻。
於步驟ST22中，控制部80以將腔室10內之氣體壓力設定為指定壓力之方式控制排氣裝置50。步驟ST22中，控制部80以將處理氣體供給至腔室10內之方式控制氣體供給部GS。步驟ST22中，控制部80控制電漿產生部以由處理氣體產生電漿。步驟ST22中，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。
方法MT2中，亦可依序執行分別包含步驟ST21及步驟ST22之複數個循環。於依序執行複數個循環之情形時，於步驟ST25中判定是否滿足停止條件。於循環之執行次數達到特定次數之情形時滿足停止條件。於步驟ST25中判定為不滿足停止條件之情形時，再次執行循環。於步驟ST25中判定為已滿足停止條件之情形時，結束方法MT2之執行。
方法MT2亦可使用基板處理系統PS執行。該情形時，使用製程模組PM1～PM6中作為成膜裝置之一個製程模組執行步驟ST21。又，使用製程模組PM1～PM6中作為電漿處理裝置1或其他電漿處理裝置之另一製程模組執行步驟ST22(即，步驟ST23及步驟ST24)。
如上所述，方法MT2中，同時執行步驟ST23與步驟ST24。即，產生使前驅物層PC變為保護層PL之化學物種與產生對膜EF進行蝕刻之化學物種係同時進行。因此，方法MT具有較高之產能。
以上，對各種例示性實施方式進行了說明，但並不限定於上述所例示之實施方式，亦可進行各種追加、省略、替換、及變更。又，亦能夠將不同實施方式中之要素組合而形成其他實施方式。
例如，方法MT及方法MT2各者之執行中使用之基板處理裝置亦可為任意類型之電漿處理裝置。例如，方法MT及方法MT2各者之執行中使用之基板處理裝置亦可為除電漿處理裝置1以外之電容耦合型電漿處理裝置。方法MT及方法MT2各者之執行中使用之基板處理裝置亦可為感應耦合型電漿處理裝置、ECR(電子回旋共振，Electron Cyclotron Resonance)電漿處理裝置、或將微波等表面波用於產生電漿之電漿處理裝置。又，方法MT中，於未利用電漿之情形時，基板處理裝置亦可不具有電漿產生部。
又，膜EF亦可由金屬、金屬氧化物、或硫化物形成。此種膜EF可於步驟STa、步驟ST2、步驟ST24中，例如藉由自包含含鹵素氣體之處理氣體形成之電漿而蝕刻。
根據以上說明，應當理解的是，本發明之各種實施方式係以說明為目的於本說明書中進行了說明，可於不脫離本發明之範圍及主旨之情況下進行各種變更。因此，本說明書中揭示之各種實施方式並非意圖加以限定，真正之範圍及主旨係由隨附之申請專利範圍表示。
1:電漿處理裝置 2a:台 2b:台 2c:台 2d:台 4a:容器 4b:容器 4c:容器 4d:容器 10:腔室 10s:內部空間 12:腔室本體 12e:排氣口 12g:閘閥 12p:通路 13:支持部 14:基板支持器 16:電極板 18:下部電極 18f:流路 20:靜電吸盤 20e:電極 20m:本體 20p:直流電源 20s:開關 22:冷卻器單元 22a:配管 22b:配管 24:氣體供給管線 30:上部電極 32:構件 34:頂板 34a:氣體噴出孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體孔 36c:氣體導入口 38:氣體供給管 40:氣體源群 41:閥群 42:流量控制器群 43:閥群 46:防護罩 48:隔板 50:排氣裝置 52:排氣管 62:第1高頻電源 64:第2高頻電源 66:匹配器 68:匹配器 80:控制部 AN:對準器 BS:底面 CY:循環 CY1:成膜循環 EF:膜 ER:邊緣環 GS:氣體供給部 HC:加熱器控制器 HT:加熱器 LL1:加載互鎖模組 LL2:加載互鎖模組 LM:載入模組 MC:控制部 MK:遮罩 MT:方法 OP:開口 P2:電漿 Pa:電漿 PC:前驅物層 PL:保護層 PM1:製程模組 PM2:製程模組 PM3:製程模組 PM4:製程模組 PM5:製程模組 PM6:製程模組 PS:基板處理系統 SS:側壁面 STa:步驟 ST1:步驟 ST2:步驟 ST3:步驟 ST11:步驟 ST12:步驟 ST13:步驟 ST14:步驟 ST15:步驟 ST21:步驟 ST22:步驟 ST23:步驟 ST24:步驟 TF:搬送模組 TU1:搬送裝置 TU2:搬送裝置 UR:基底區域 W:基板
圖1係一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。 圖2係一例之基板之局部放大剖視圖。 圖3係概略表示一例示性實施方式之基板處理裝置之圖。 圖4係一例示性實施方式之基板處理裝置之靜電吸盤之放大剖視圖。 圖5(a)係用以說明圖1所示之蝕刻方法之步驟STa之例的圖，圖5(b)係步驟STa執行後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖。 圖6係於一例示性實施方式之蝕刻方法中可使用之成膜方法之流程圖。 圖7(a)係形成前驅物層後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖，圖7(b)係形成保護層後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖。 圖8(a)係用以說明圖1所示之蝕刻方法之步驟ST2之例的圖，圖8(b)係步驟ST2執行後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖。 圖9(a)係形成前驅物層後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖，圖9(b)係形成保護層後之狀態下之一例之基板之局部放大剖視圖。 圖10係表示一例示性實施方式之基板處理系統之圖。 圖11係另一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。
CY:循環
MT:方法
STa:步驟
ST1:步驟
ST2:步驟
ST3:步驟

Claims (21)

  1. 一種蝕刻方法，其包括如下步驟： 於基板中劃分形成開口之側壁面上形成保護層，該保護層包含磷；及 於形成保護層之上述步驟之後，對上述基板之膜進行蝕刻以增加上述開口之深度。
  2. 如請求項1之蝕刻方法，其中形成保護層之上述步驟包括如下步驟： 使用第1氣體於上述側壁面上形成前驅物層；及 使用第2氣體由上述前驅物層形成上述保護層；且 上述第1氣體或上述第2氣體包含磷。
  3. 如請求項2之蝕刻方法，其依序執行複數個成膜循環，該等複數個成膜循環分別包含形成前驅物層之上述步驟及由上述前驅物層形成上述保護層之上述步驟。
  4. 如請求項3之蝕刻方法，其中上述複數個成膜循環中之至少一個成膜循環中用以形成上述前驅物層之條件與上述複數個成膜循環中之至少另一個成膜循環中用以形成上述前驅物層之條件不同。
  5. 如請求項3或4之蝕刻方法，其中上述複數個成膜循環中之至少一個成膜循環中由上述前驅物層形成上述保護層之條件與上述複數個成膜循環中之至少另一個成膜循環中由上述前驅物層形成上述保護層之條件不同。
  6. 如請求項2至5中任一項之蝕刻方法，其中上述第1氣體包含含磷物質， 上述第2氣體包含H2 O、具有NH鍵之無機化合物、含碳物質、含矽物質、或含磷物質。
  7. 如請求項2至5中任一項之蝕刻方法，其中上述第1氣體包含含碳物質或含矽物質， 上述第2氣體包含含磷物質。
  8. 如請求項2至5中任一項之蝕刻方法，其中上述第1氣體包含含磷物質， 上述第2氣體包含H2 、O2 、或N2 之至少一者， 上述保護層係藉由將源自由上述第2氣體產生之電漿之化學物種供給至上述前驅物層而形成。
  9. 如請求項6或8之蝕刻方法，其中上述第1氣體中包含之上述含磷物質為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
  10. 如請求項6或7之蝕刻方法，其中上述第2氣體中包含之上述含磷物質為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
  11. 如請求項1之蝕刻方法，其中上述保護層係使用包含含磷物質之成膜氣體藉由化學氣相沈積法而形成。
  12. 如請求項11之蝕刻方法，其中上述含磷物質為磷醯化合物、膦系物質、磷烷化合物、磷烯化合物、磷炔化合物、或磷腈化合物。
  13. 如請求項11或12之蝕刻方法，其中上述成膜氣體進而包含含碳物質、含矽物質、H2 、N2 、H2 O、N2 、具有NH鍵之無機化合物、或稀有氣體。
  14. 如請求項1至13中任一項之蝕刻方法，其依序執行複數個循環，該等複數個循環分別包含形成保護層之上述步驟與對膜進行蝕刻之上述步驟。
  15. 如請求項14之蝕刻方法，其中上述複數個循環中之至少一個循環中用以形成上述保護層之條件與上述複數個循環中之至少另一個循環中用以形成上述保護層之條件不同。
  16. 如請求項14或15之蝕刻方法，其中上述複數個循環中之至少一個循環中用以蝕刻上述膜之條件與上述複數個循環中之至少另一個循環中用以蝕刻上述膜之條件不同。
  17. 如請求項1至16中任一項之蝕刻方法，其中上述膜為含矽膜或有機膜。
  18. 一種基板處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持器，其構成為於上述腔室內支持基板； 氣體供給部，其構成為對上述腔室內供給氣體；及 控制部，其構成為控制上述氣體供給部；且 上述控制部係 以如下方式控制上述氣體供給部，即，將一種以上之氣體供給至上述腔室，以於由上述基板支持器支持之基板中劃分形成開口之側壁面上形成包含磷之保護層， 以如下方式控制上述氣體供給部，即，於形成上述保護層之後，供給處理氣體，以對上述基板之膜進行蝕刻而增加上述開口之深度。
  19. 一種基板處理系統，其具備： 成膜裝置，其構成為於基板中劃分形成開口之側壁面上形成包含磷之保護層；及 基板處理裝置，其構成為於形成上述保護層之後，對上述基板之膜進行蝕刻以增加上述開口之深度。
  20. 一種蝕刻方法，其包括如下步驟： 於基板中劃分形成開口之側壁面上形成前驅物層，上述前驅物層包含磷； 於形成前驅物層之上述步驟之後，使用源自處理氣體之電漿之化學物種由上述前驅物層形成保護層；及 於形成保護層之上述步驟之執行中，藉由源自上述處理氣體之上述電漿之上述化學物種或其他化學物種對上述基板之膜進行蝕刻。
  21. 如請求項20之蝕刻方法，其中 上述膜為有機膜， 上述處理氣體包含O2 、CO2 、N2 、H2 、H2 O、或具有NH鍵之無機化合物之至少一者。
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