TW202213498A - 蝕刻方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

穩定地控制處理室內的壓力。 提供一種蝕刻方法，係具有：(a)將形成有具有第1鈦膜與該第1鈦膜下層之鋁膜的層積膜之基板配置在處理室內的工序；(b)一邊追隨會透過壓力控制閥而藉由排氣管連接於排氣裝置之該處理室內或該排氣管內的壓力變化來自動控制該壓力控制閥的開合度，一邊透過有機材料所構成之遮罩來蝕刻該第1鈦膜的工序；(c)會從該(b)中所取樣之該壓力控制閥的開合度之數值來計算出第1開合度值的工序；(d)在開始蝕刻該鋁膜時會將該壓力控制閥的開合度設定成該第1開合度值來蝕刻該鋁膜的工序；以及(e)在該(d)中監視該壓力，在該壓力超過預先設定之閾值時會根據預先設定之變化量來將該第1開合度值改變成第2開合度值的工序；(f)在該鋁膜的蝕刻結束前會進行一次以上的該(e)。

Description

蝕刻方法及基板處理裝置
本揭露係關於一種蝕刻方法及基板處理裝置。
例如專利文獻1係提案出一種將具有上層的鈦膜、鋁膜、及下層的鈦膜之層積膜且在其上形成有被圖案化的光阻層之基板搬入並對該層積膜進行電漿蝕刻的技術。專利文獻1係藉由壓力控制閥的自動控制來將處理室內調整成既定真空度，且將包含有含氯氣體的蝕刻氣體作為處理氣體而往處理室內供給，並使處理氣體電漿化來對層積膜進行電漿蝕刻。
專利文獻1：日本特開2018-41890號公報
本揭露係提供一種能穩定地控制處理室內的壓力之蝕刻方法及基板處理裝置。
根據本揭露之一態樣，提供一種蝕刻方法，係具有：(a)將形成有具有第1鈦膜與該第1鈦膜下層之鋁膜的層積膜之基板配置在處理室內的工序；(b)一邊追隨會透過壓力控制閥而藉由排氣管連接於排氣裝置之該處理室內或該排氣管內的壓力變化來自動控制該壓力控制閥的開合度，一邊透過有機材料所構成之遮罩來蝕刻該第1鈦膜的工序；(c)會從該(b)中所取樣之該壓力控制閥的開合度之數值來計算出第1開合度值的工序；(d)在開始蝕刻該鋁膜時會將該壓力控制閥的開合度設定成該第1開合度值來蝕刻該鋁膜的工序；以及(e)在該(d)中監視該壓力，在該壓力超過預先設定之閾值時會根據預先設定之變化量來將該第1開合度值改變成第2開合度值的工序；(f)在該鋁膜的蝕刻結束前會進行一次以上的該(e)。
根據一個面向，便能穩定地控制處理室內的壓力。
以下，參照圖式來說明用以實施本揭露的形態。各圖式中會有對相同構成部分賦予相同符號來省略重複說明的情形。
[基板處理裝置] 首先，參照圖1來說明本揭露之實施形態相關的基板處理裝置之一例。圖1係顯示實施形態相關之基板處理裝置的一例之剖面示意圖。
基板處理裝置100係會對FPD用之俯視矩形基板(以下，簡稱為「基板」)G執行各種基板處理方法的感應耦合型電漿(Inductive Coupled Plasma：ICP)處理裝置。作為基板的材料主要係使用玻璃，視用途而定也有會使用透明合成樹脂等之情形。此處，基板處理係包含有蝕刻處理或會使用CVD(Chemical Vapor Deposition)法的成膜處理等。作為FPD係例示有液晶顯示器(Liquid Crystal Display：LCD)。也可以是電致發光(Electro Luminescence：EL)、電漿顯示器面板(Plasma Display Panel：PDP)等。基板G除了其表面圖案化有電路之形態以外，也包含有支撐基板。另外，FPD用基板的平面尺寸會隨著世代推移而變大。基板處理裝置100所處理之基板G的平面尺寸係至少包含例如第6世代的約1500mm×1800mm左右之尺寸到第10.5世代的3000mm×3400mm左右之尺寸。另外，基板G的厚度係0.2mm至數mm左右。
基板處理裝置100係具有長方體狀箱型的處理容器10、配置在處理容器10內且載置有基板G之俯視矩形外形的基板載置台60、及控制部90。處理容器10也可以是圓筒狀箱型或橢圓筒狀箱型等的形狀，在此形態下，基板載置台60也是圓形或橢圓形，基板載置台60所載置的基板G也是圓形等。
處理容器10會被介電體板11劃分出上下2個空間，作為上側空間之天線室係由上腔室12所形成，作為下側空間之處理室S係由下腔室13所形成。處理容器10係由鋁等金屬所形成，介電體板11係由氧化鋁(Al 2O 3)等陶瓷或石英所形成。
處理容器10中，在下腔室13與上腔室12之邊界的位置係以會往處理容器10內側突設的方式來配置有矩形環狀的支撐框14，支撐框14係載置有介電體板11。處理容器10係藉由接地線13e而接地。
下腔室13的側壁13a係開設有用以將基板G相對於下腔室13來搬出入的搬出入口13b，搬出入口13b係藉由閘閥20而開閉自如。下腔室13係與內部收納有搬送機構之搬送室(皆未圖示)相鄰，控制閘閥20的開閉並以搬送機構透過搬出入口13b來進行基板G的搬出入。
另外，下腔室13的側壁13a係相隔間隔而開設有多個開口13c，在開口13c之外側係分別以會塞住開口13c的方式來安裝有石英製的觀測窗25。觀測窗25的外側係透過光纖而安裝有發光分光分析裝置55。發光分光分析裝置55會透過觀測窗25來接收處理室S內的電漿之發光並測定其強度。發光分光分析裝置55所致之電漿的發光強度之監視資訊會被傳送至控制部90。發光分光分析裝置55只要在多個開口13c之中安裝於必要的開口13c之觀測窗25即可。
另外，下腔室13所具有之底板13d係開設有多個排氣口13f。排氣口13f係連接有氣體排氣管51，氣體排氣管51係透過壓力控制閥52來連接於排氣裝置53。由氣體排氣管51、壓力控制閥52及排氣裝置53來形成氣體排氣部50。排氣裝置53係具有渦輪分子泵等真空泵，而會在處理中將下腔室13內自如地抽真空至既定真空度為止。壓力控制閥52附近且為壓力控制閥52上游側(下腔室13側)係設置有壓力計(CM)54。壓力控制閥52上游的氣體排氣管51內之壓力值會由壓力計(CM)54所測定，並被傳送至控制部90。控制部90會根據所測定之壓力值來控制壓力控制閥52的開合度。
介電體板11下面係設有用以支撐介電體板11的支撐樑，且支撐樑會兼用為噴淋頭30。噴淋頭30係由鋁等金屬所形成，且可以被施予陽極氧化所致之表面處理。噴淋頭30內係形成有往水平方向延伸之氣體流道31。氣體流道31係連通有會往下方延伸而面對位於噴淋頭30下方的處理室S之氣體噴出孔32。
介電體板11上面係連接有會連通於氣體流道31之氣體導入管45。氣體導入管45會氣密地貫通上腔室12的頂板12a上所開設之供給口12b，透過會與氣體導入管45氣密地結合之氣體供給管41而連接於處理氣體供給源44。氣體供給管41的中途位置係設有開閉閥42與質流控制器般的流量控制器43。由氣體導入管45、氣體供給管41、開閉閥42、流量控制器43及處理氣體供給源44來形成處理氣體供給部40。處理氣體供給部40所供給的處理氣體會透過氣體供給管41及氣體導入管45而被供給至噴淋頭30，再透過氣體流道31及氣體噴出孔32而被噴出至處理室S。
會形成天線室的上腔室12內係配置有高頻天線15。高頻天線15係藉由將銅等導電性佳的金屬所形成之天線15a捲繞成環狀或漩渦狀來加以形成。例如，也可以將環狀的天線15a加以多層配置。
天線15a的端子係連接有會往上腔室12上方延伸之供電構件16，供電構件16上端係連接有供電線17，供電線17係透過會進行阻抗匹配的匹配器18來連接於高頻電源19。藉由從高頻電源19來對高頻天線15施加例如10MHz~15MHz的高頻電力而在下腔室13內形成感應電場。藉由該感應電場，從噴淋頭30供給至處理室S的處理氣體即會被電漿化而生成感應耦合型電漿，電漿中的離子會被供應至基板G。高頻電源19係用於產生電漿的來源，基板載置台60所連接之高頻電源73係會吸引所產生的離子而賦予動能的偏壓源。如此般，離子來源會利用感應耦合來生成電漿，並將作為其他電源之偏壓源連接於基板載置台60來進行離子能量的控制。藉此，獨立地進行電漿的生成與離子能量的控制，便能夠提高處理的自由度。高頻電源19所輸出的高頻電力之頻率較佳地係被設定在0.1至500MHz的範圍內。
基板載置台60係具有基材63與在基材63的上面63a所形成之靜電吸盤66。基材63的俯視形狀係矩形，具有與基板載置台60所載置之基板G相同程度的平面尺寸，可設定成長邊長度為1800mm至3400mm左右且短邊長度為約1500mm至3000mm左右的尺寸。相對於該平面尺寸，基材63的厚度可為例如50mm至100mm左右。基材63係藉由不銹鋼或鋁、鋁合金等所形成。基材63係設有會以覆蓋矩形平面所有區域的方式蛇行之調溫媒體流道62a。此外，調溫媒體流道62a也可以設在例如靜電吸盤66。另外，基材63也可以並非如圖示範例般為單構件所致之單體，而是形成為雙構件之層積體。
調溫媒體流道62a的兩端係連通有會對調溫媒體流道62a供給調溫媒體的往程配管62b、及使在調溫媒體流道62a流通而昇溫後之調溫媒體排出的返程配管62c。往程配管62b及返程配管62c係分別連通有往程流道82及返程流道83，往程流道82及返程流道83係連通於冷卻器81。冷卻器81係具有會控制調溫媒體之溫度或噴出流量的本體部、及會壓送調溫媒體的泵(皆未圖示)。此外，作為調溫媒體係適用冷媒，該冷媒係適用GALDEN(註冊商標)或FLUORINERT(註冊商標)等。圖示範例的調溫形態雖然是使調溫媒體在基材63流通的形態，但可以是基材63內建有加熱器等而藉由加熱器來調溫的形態，也可以是藉由調溫媒體與加熱器雙方來調溫的形態。另外，也可以是藉由使高溫的調溫媒體流通來伴隨著加熱而進行調溫以取代加熱器。此外，作為電阻的加熱器係由鎢或鉬、或者該等金屬的任一種與氧化鋁或鈦等之化合物所形成。另外，圖示範例雖然在基材63形成有調溫媒體流道62a，但也可以是例如靜電吸盤66具有調溫媒體流道。
下腔室13的底板13d上係固定有絕緣材料所形成而在內部具有段部的箱型台座68，台座68的段部上係載置有基板載置台60。
基材63的上面係形成有會直接載置基板G的靜電吸盤66。靜電吸盤66係具有熔射氧化鋁等陶瓷所形成而作為介電體覆膜的陶瓷層64、及埋設在陶瓷層64內部而具有靜電吸附功能的導電層65(電極)。導電層65係透過供電線74來連接於直流電源75。若藉由控制部90來使位於供電線74的開關(未圖示)導通，則會因直流電壓從直流電源75被施加至導電層65而產生庫倫力。藉由該庫倫力，基板G會被靜電吸附在靜電吸盤66上面而被保持在由基材63上面所載置的狀態。如此般，基板載置台60會形成載置基板G的下部電極。
基材63係配置有熱電偶等溫度感應器，溫度感應器所致之監視資訊會隨時被傳送至控制部90。控制部90會根據被傳送的溫度之監視資訊來執行基材63及基板G的調溫控制。更具體而言，會藉由控制部90來調整從冷卻器81被供給至往程流道82之調溫媒體的溫度或流量。接著，藉由使進行溫度調整或流量調整後的調溫媒體在調溫媒體流道62a循環來執行基板載置台60的調溫控制。此外，熱電偶等溫度感應器也可以配置在例如靜電吸盤66。
靜電吸盤66外周且為台座68上面係載置有矩形框狀的聚焦環69，聚焦環69的上面係設定成較靜電吸盤66的上面要低。聚焦環69係由氧化鋁等陶瓷或石英所形成。
基材63下面係連接有供電構件70。供電構件70下端係連接有供電線71，供電線71係透過會進行阻抗匹配的匹配器72來連接於作為偏壓源之高頻電源73。藉由從高頻電源73來對基板載置台60施加例如2MHz~6MHz的高頻電力即能將為電漿產生用來源之高頻電源19所生成的離子吸引至基板G。是以，在電漿蝕刻處理中，便可共同提高蝕刻率與蝕刻選擇比。
控制部90會根據基板處理裝置100之各構成部，例如冷卻器81、高頻電源19,73、處理氣體供給部40、壓力計(CM)54所測定之壓力的監視資訊來控制氣體排氣部50等的動作。控制部90係具有CPU(Central Processing Unit)及ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等的記憶體。CPU會依據記憶體的記憶區域所儲存之程式庫(處理程式庫)來執行既定處理。程式庫係設定有基板處理裝置100對於處理條件的控制資訊。控制資訊係包含有例如氣體流量或處理容器10內的壓力、處理容器10內的溫度或基材63的溫度、處理時間等。
程式庫及控制部90所適用之程式也可以記憶在例如硬碟或光碟、磁光碟等。另外，程式庫等也可以是儲存在CD-ROM、DVD、記憶卡等可攜式的電腦可讀取之記憶媒體的狀態下被安裝在控制部90而可被讀取的形態。控制部90另外係具有會進行指令輸入操作等之鍵盤或滑鼠等的輸入裝置、使基板處理裝置10之運轉狀況可視化來顯示之顯示器等的顯示裝置、及印表機等的輸出裝置等使用者介面。
[蝕刻方法] 以下，一邊與參考例1、2相關之蝕刻方法進行比較一邊說明本實施形態相關之蝕刻方法。圖2(a)係顯示參考例1相關之蝕刻方法，圖2(b)係顯示參考例2相關之蝕刻方法，圖2(c)係顯示本實施形態相關之蝕刻方法。參考例1、2及本實施形態之蝕刻對象膜皆具有相同的膜構成，會透過有機材料之光阻膜所構成的遮罩來蝕刻會具有在上層Ti膜、下層Ti膜之間夾著Al膜之層積膜的基板G。此外，上層Ti膜係相當於第1鈦膜，下層Ti膜則相當於第2鈦膜。Al膜可以是Al單體，也可以是Al-Si等的Al合金。此外，蝕刻對象膜並不限於上述3層構造，例如可以是在上層Ti膜與其下層之Al膜的2層上形成有由有機材料所構成的遮罩之構造，也可以是在Al膜上形成有由有機材料所構成的遮罩之構造。
另外，本實施形態及參考例1、2之處理條件係相同，會將包含有含氯氣體的蝕刻氣體往下腔室13內供給。作為蝕刻氣體，除了含氯氣體外也可以供給Ar氣體或N 2氣體等惰性氣體。藉由蝕刻氣體中主要是含氯氣體的電漿來進行上層Ti膜、Al膜及下層Ti膜之層積膜的蝕刻。
本實施形態及參考例1、2中，上層Ti膜及下層Ti膜用之包含有含氯氣體的蝕刻氣體與Al膜用之包含有含氯氣體的蝕刻氣體係相同，作為含氯氣體係使用BCl 3氣體及Cl 2氣體。然而，並不限於此，只要上層Ti膜及下層Ti膜用的蝕刻氣體與Al膜用的蝕刻氣體包含有含氯氣體，則也可以局部或全部不同。
針對本實施形態及參考例1、2中各自的蝕刻結果進行說明。圖2之各圖表的橫軸係表示時間(秒)，縱軸的右側係表示壓力計所測定出之壓力值，縱軸的左側則表示APC位置(APC Position)。APC位置係壓力控制閥52之閥體的位置(角度)，以旋轉角度/1000(=安裝在壓力控制閥52之編碼器值/1000)來表示。
參考例1所使用之壓力計係配置在與本實施形態及參考例2所使用之壓力計不同的位置。參考例1中，會使用圖3所示之下腔室13所具有的底板13d上所設置之CM用埠上所配置的壓力計(CM2)151來測定處理室S的壓力。此外，在蝕刻上層Ti膜、Al膜及下層Ti膜之期間，會根據壓力計(CM2)151所測定出之處理室S的壓力值來自動控制壓力控制閥52的開合度。此外，也可以取代壓力計(CM2)151而根據壓力計(CM1)150所測定出之處理室S的壓力值來自動控制壓力控制閥52的開合度。
圖2(a)、(b)及(c)的(1)係表示蝕刻對象膜從上層Ti膜切換成Al膜的時間點，(2)則表示蝕刻對象膜從Al膜切換成下層Ti膜的時間點。
顯示參考例1的蝕刻結果之圖2(a)中，表示A1的APC位置會在蝕刻Al膜的期間振動而產生振盪。其原因係由於壓力控制閥52的驅動速度有機械性限度而使壓力控制閥52之閥體的驅動無法追隨壓力計(CM2)151所測定出之處理室S內的壓力值變化。再者，壓力控制閥52的驅動延遲之結果會助長壓力值P1的振動幅ΔP1，在蝕刻Al膜的期間壓力計(CM2)151所測定出之壓力值P1的振動幅ΔP1係2.8mT(約0.373Pa)。另外，由於壓力計(CM2)151的位置與壓力控制閥52的位置係分離，因此壓力計(CM2)151所測定出之壓力變化在反應出壓力控制閥52的位置之壓力前會產生延遲的情形也是閥體的驅動無法追隨的原因之一。由於如此般在Al膜的蝕刻工序中所產生之壓力控制閥52的振盪而會產生微粒，導致產生缺陷。
參考例2中，會使用圖3所示之壓力計(CM)54來測定壓力控制閥52上游之氣體排氣管51內的壓力。接著，在蝕刻上層Ti膜、Al膜及下層Ti膜之期間，會根據壓力計(CM)54所測定出之氣體排氣管51的壓力值來自動控制壓力控制閥52的開合度。
其結果，顯示參考例2的蝕刻結果之圖2(b)中，表示A2的APC位置會在蝕刻Al膜的期間振動而產生振盪。然而，壓力控制閥52的控制是取代處理室S的壓力而根據壓力控制閥52附近之氣體排氣管51內的壓力P2來控制。因此，參考例1所見的位置分離所致之壓力變化的傳遞延遲會被消除而使壓力控制閥52的控制之回應性變佳，蝕刻Al膜的期間之氣體排氣管51內的壓力P2之振動幅ΔP2係1.1mT(約0.14Pa)。由於壓力計(CM)54的位置會遠離處理室S，因此不易受到處理室S內之壓力變化影響的情形也是改善的主要原因之一。
因此，本實施形態相關之蝕刻方法中，與參考例2同樣地，會使用圖3所示之壓力計(CM)54來測定壓力控制閥52上游之氣體排氣管51內的壓力。接著，雖然在上層Ti膜及下層Ti膜的蝕刻中會自動控制APC位置，但在Al膜的蝕刻中會進行不同的控制。亦即，開始Al膜的蝕刻時會將APC位置設定在初始值。然而，在蝕刻Al膜之期間，在APC位置固定在初始值的狀態下，並無法使APC位置追隨處理室S內或氣體排氣管51內的壓力變動。其結果，處理室S內的壓力會逐漸上昇而會對被施予基板G之蝕刻特性等處理性能造成影響。
為了避免此問題，本實施形態相關之蝕刻方法中，在蝕刻Al膜之期間，壓力計(CM)54會週期性測定氣體排氣管51內的壓力。接著，在所測定出之壓力超過預先設定之閾值時，會將APC位置以從現時點的開合度開啟預先設定的變化量之方式來加以控制。
亦即，APC位置的初始值係在上層Ti膜的蝕刻工序中會從所取樣之壓力控制閥52的數值來計算出第1開合度值，且在開始Al膜的蝕刻時會將壓力控制閥52的開合度設定成第1開合度值。在自動控制中，一般而言係依據壓力變化來使APC位置逐次變化以調整開合度而將壓力恆常保持成固定般地動作，但在本實施形態中基本上開合度不會因應壓力變化而為固定。此外，本實施形態中，只有在超過預先設定之閾值時會調整開合度之方面也是與一般的自動控制有所不同。
接著，在Al膜的蝕刻工序中會監視氣體排氣管51內的壓力，在壓力超過預先設定之閾值時會根據預先設定之變化量來將第1開合度值改變成第2開合度值。接著，在Al膜的蝕刻結束前之期間會進行1次以上的下述工序：當壓力超過預先設定之閾值時會在第2開合度值加上變化量以改變第2開合度值的工序。
此外，本實施形態中，係假設是壓力計(CM)54所測定之壓力值會隨著Al膜的蝕刻進行而變高的情形，故會加上變化量以改變第2開合度值，每當壓力超過預先設定之閾值時會將APC位置以對應變化量而進一步開啟之方式來加以控制。然而，並不限於此，在壓力計(CM)54所測定之壓力值會隨著Al膜的蝕刻進行而變低的情形，也可以減去變化量以改變第2開合度值，每當壓力低於預先設定之閾值時會將APC位置以對應變化量而進一步關閉之方式來加以控制。
其結果，如圖2(c)之本實施形態的蝕刻結果所示，A3所示的APC位置會在蝕刻Al膜之期間以從在(1)的時間點之初始值的開合度之第1開合度值階段性地逐漸開啟之方式被加以控制。藉此，便可避免APC位置產生振盪。藉此，便可將蝕刻Al膜的期間之氣體排氣管51內的壓力P3之振動幅ΔP3減少至0.4mT(約0.0533Pa)，能穩定地進行壓力控制。
此外，本實施形態中，會將包含上層Ti膜的蝕刻工序中所取樣之壓力控制閥52的最新取樣值之多個取樣值的平均值計算為第1開合度值。包含最新取樣值之多個取樣值較希望是連續的取樣值。另外，也可以是相隔一次或者相隔既定次數下的取樣值。然而，也可以將上層Ti膜的蝕刻工序中所取樣之壓力控制閥52的數值之中最新的取樣值作為第1開合度值。再者，APC位置的初始值也可以是在如此般計算出之第1開合度值加上預先設定之作為參數的偏差值的數值。偏差值也可以是藉由本實施形態相關之蝕刻方法在經驗上所得之數值來作為參數而預先記憶在記憶體。
[蝕刻處理] 一邊參照圖4一邊說明以基板處理裝置100來執行以上所說明的本實施形態相關之蝕刻方法的情形。圖4係顯示實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。圖4所示之蝕刻方法係藉由控制部90控制基板處理裝置100的各部位來執行。
圖4之蝕刻方法開始後，即開啟閘閥20，透過搬出入口13b來將具有上層Ti膜、Ai膜及下層Ti膜之層積膜的基板G搬入，並配置在基板載置台60(步驟S1)。在搬入基板G後，即關閉閘閥20。
接著，將包含有含氯氣體之蝕刻氣體往下腔室13內供給，藉由從高頻電源19施加之高頻電力使其電漿化後，一邊自動控制壓力控制閥52一邊蝕刻上層Ti膜(步驟S2)。壓力控制閥52的自動控制可以根據壓力計(CM2)151或壓力計(CM1)150所測定出之處理室S的壓力值來進行，也可以根據壓力計(CM)54所測定出之氣體排氣管51內的壓力值來進行。此時，基板載置台60會從高頻電源73被施加高頻電力，產生偏壓而控制射入至基板G之離子的能量。
蝕刻上層Ti膜之期間，會以所賦予的週期來取樣壓力控制閥52的開合度，將其取樣值記憶在記憶體(步驟S3)。
接著，藉由發光分光分析裝置55來檢測在處理室S所生成之電漿的發光強度。接著，會根據電漿的發光強度而藉由EPD(End Point Detection)控制來判定是否已檢測出上層Ti膜的終點(步驟S4)。
圖5(c)之範例中，橫軸係表示時間(秒)，縱軸的左側係表示波長為396nm之鋁的發光強度，縱軸的右側則表示波長為838nm之氯的發光強度。隨著上層Ti膜的蝕刻進行，若底部的Al膜隨之露出則波長為396nm之鋁的發光強度會變高。利用此即可從電漿的發光強度來檢測上層Ti膜的蝕刻終點。具體而言，係以發光強度的變化量低於閾值的情形來判斷已到達終點，並藉由表示發光強度的變化之曲線(包含直線部分)的傾斜(微分量)來表示發光強度的變化量。例如，波長為396nm之鋁的發光強度之變化曲線的傾斜(以下稱為「傾斜」)在預先設定之閾值以上的期間，控制部90會判定未檢測出上層Ti膜的終點，而返回步驟S2來反覆步驟S2~S4的處理。藉此，便可進行上層Ti膜的蝕刻。
另一方面，波長為396nm之鋁的發光強度之傾斜低於預先設定之閾值時，則會判定底部的Al膜已充分露出，在步驟S4中會判定已檢測出上層Ti膜的終點而往步驟S5前進。接著，會從記憶體所記憶的壓力控制閥52之開合度的取樣值來計算出第1開合度值(步驟S5)。記憶體存有多個取樣值的情形，較佳地係將包含最新取樣值之多個取樣值的平均值計算為第1開合度值。然而，也可以將最新取樣值作為第1開合度值。
接著，會將壓力控制閥52之開合度設定成第1開合度值，藉由包含有含氯氣體之蝕刻氣體來蝕刻Al膜(步驟S6)。此時，會將變數n設定成1。
接著，會藉由壓力計(CM)54來監視氣體排氣管51內的壓力(步驟S7)。然而，也可以藉由壓力計(CM2)151來監視處理室S內的壓力。接著，會判定氣體排氣管51內的壓力值是否較預先設定的閾值要大(步驟S8)。
氣體排氣管51內的壓力值在閾值以下的情形會往步驟S11前進。氣體排氣管51內的壓力值較閾值要大時，會在變數n加上1，並計算出此時間點之壓力控制閥52的開合度加上預先設定之變化量的第n開合度值(步驟S9)。在此時間點會計算出第1開合度值加上預先設定之變化量的第2開合度值。
接著，會將壓力控制閥52的開合度設定成第n(n=2)開合度值，並蝕刻Al膜(步驟S10)。接著，會藉由發光分光分析裝置55來檢測電漿的發光強度，根據電漿的發光強度而藉由EPD控制來判定是否已檢測出Al膜的終點(步驟S11)。
圖5(c)之範例中，波長為396nm之鋁的發光強度之傾斜在預先設定之閾值以上的期間，控制部90會判定未檢測出Al膜的終點，返回步驟S7而反覆步驟S7~S11的處理。藉此，便可進行Al膜的蝕刻。
另一方面，隨著Al膜的蝕刻進行，若底部的下層Ti膜露出則波長為396nm之鋁的發光強度會變低，變化的傾向也會變大。因此，波長為396nm之鋁的發光強度之傾斜低於預先設定之閾值時，控制部90會判定已檢測出Al膜的終點而往步驟S12前進。此外，由於此處發光強度的變化是減少，故傾斜係表示成負值。是以，閾值係設定為負值。另外，步驟S11中的閾值係有別於步驟S5中的閾值而另外設定。
接著，與上層Ti膜同樣地，一邊自動控制壓力控制閥52一邊藉由包含有含氯氣體之蝕刻氣體來蝕刻下層Ti膜(步驟S12)。下層Ti膜的蝕刻結束後，會將處理後之基板G搬出(步驟S13)而結束本處理。
圖5(c)之範例中，也可以在波長為838nm之氯的發光強度之傾斜成為預先設定之閾值以下時檢測出下層Ti膜的終點，進一步藉由過度蝕刻來蝕刻下層Ti膜的底膜後，將處理後之基板G搬出而結束本處理。此外，波長為838nm之氯係在下層Ti膜的蝕刻中未消耗而殘留之含氯氣體所含的元素。步驟S12中之閾值也是設定成與步驟S5及步驟S11不同的閾值。
此外，關於上述閾值的數值，例如在上述實施形態所使用之終點檢測系統中，蝕刻從上層Ti膜移至Al膜時會將閾值設定成200，若低於此數值則結束上層Ti膜的蝕刻。另外，蝕刻從Al膜移至下層Ti膜時會將閾值設定成－10，若低於此數值則結束Al膜的蝕刻。另外，蝕刻從下層Ti膜移至底膜時會將閾值設定成20，若低於此數值則結束下層Ti膜的蝕刻。然而，該等閾值的數值在本實施形態之發明中並非一成不變，應依照所使用之終點檢測系統等來適當地加以決定。另外，該等閾值也可以依照蝕刻條件等來改變。
如以上所說明，根據本實施形態相關之蝕刻方法，在Al膜的蝕刻工序中，會將壓力控制閥52的開合度(APC位置)以設定成第1開合度值的狀態後會依據氣體排氣管51內的壓力值來逐漸開啟之方式進行控制。另外，APC位置的初始值之第1開合度值係以上層Ti膜的蝕刻工序最後所取樣之APC位置為基準來進行最佳化控制。藉此，便可抑制處理室S內的壓力變動，而使處理性能提昇。另外，可防止壓力控制閥52振盪而可抑制微粒產生。
理想而言，為了將處理室S內的壓力變動對處理性能的影響抑制在最小限度，較佳地係藉由圖3所示之壓力計(CM1)150及壓力計(CM2)151來直接測量處理室S內的壓力。然而，壓力計(CM2)151所測量之處理室S的壓力未必會與排氣空間的壓力相同，雖然藉由控制壓力控制閥52即能使氣體排氣管51內的壓力迅速地變化，但在處理室S內的壓力改變前仍會產生某種程度的時間延遲。因此，本實施形態相關之壓力控制閥52的控制會藉由壓力計(CM)54來監視壓力控制閥52附近之氣體排氣管51內的壓力，根據壓力計(CM)54所測定出之壓力值來控制壓力控制閥52。藉此，由於控制壓力控制閥52的開合度後至氣體排氣管51內的壓力改變前並不容易產生延遲，因此壓力的追隨性便會提高。然而，在本實施形態的適用上，也可以根據壓力計(CM1)150或壓力計(CM2)151所測定出的壓力值來控制壓力控制閥52。
[EPD控制] 本實施形態相關之蝕刻方法中，會藉由EPD控制而在最佳的時間點切換控制方法而從蝕刻上層Ti膜時的APC位置之自動控制變成蝕刻Al膜時的APC位置之所賦予的控制。同樣地，會藉由EPD控制而在最佳的時間點切換控制方法而從蝕刻Al膜時的APC位置之控制變成蝕刻下層Ti膜時的APC位置之自動控制。
圖5(a)係參考例3相關之蝕刻結果，圖5(b)則係本實施形態相關之蝕刻結果。圖5(a)之參考例3中，會在預先決定的時間來控制蝕刻上層Ti膜時、蝕刻Al膜時、及蝕刻下層Ti膜時之APC位置的控制方法之切換。圖5(a)係顯示參考例3中壓力計(CM2)151所測定出的壓力P4與壓力控制閥52的開合度A4。
圖5(b)中係藉由EPD控制來進行蝕刻上層Ti膜時、蝕刻Al膜時、及蝕刻下層Ti膜時之APC位置的控制方法之切換。圖5(b)係顯示本實施形態中壓力計(CM)54所測定出的壓力P5與壓力控制閥52的開合度A5。
此外，圖5的實驗中上層Ti膜、Al膜及下層Ti膜之蝕刻處理條件皆相同。另外，蝕刻上層Ti膜時、蝕刻Al膜時、及蝕刻下層Ti膜時之APC位置的控制方法係使用圖4所示般本實施形態相關之控制方法。
其結果，以時間來控制APC位置的控制方法之切換的參考例3之情形，如圖5(a)之F1的虛線框內所示，在Al膜的蝕刻工序中壓力計(CM2)151所測定出的壓力P4會上昇，使得排氣空間及處理室S內的壓力會不穩定。
另一方面，藉由EPD來控制APC位置的控制方法之切換的本實施形態之情形，可以在最佳的時間點從蝕刻上層Ti膜時的APC位置之自動控制切換成蝕刻Al膜時的APC位置之控制。同樣地，藉由EPD控制而可以在最佳的時間點從蝕刻Al膜時的APC位置之控制切換成蝕刻下層Ti膜時的APC位置之自動控制。因此，如圖5(b)之F2的虛線框內所示，能使排氣空間及處理室S內的壓力變穩定。
[其他膜的適用範例] 以上所說明之本實施形態相關的蝕刻方法中，係將上層Ti膜、Al膜及下層Ti膜之層積膜使用為蝕刻對象膜。然而，本實施形態相關的蝕刻方法之適用範圍並不限於此。圖6係顯示適用於本實施形態相關之蝕刻方法的其他膜構造之圖。
例如，如圖6(a)所示，以單體的Al膜1作為蝕刻對象膜而透過遮罩2來蝕刻且遮罩2含有碳的情形，壓力控制閥52會在蝕刻Al膜1之期間振動。其結果，如圖6(b)所示，處理室S內的壓力P會振動。對於相關現象來說，在蝕刻Al膜1時適用本實施形態相關的蝕刻方法是有益的。
圖6(c)係顯示發光分光分析裝置55所檢測出之電漿的發光強度之中，波長為396nm之Al的發光強度I1與278.8nm之CCl的發光強度I2之一例。根據圖6(b)及(c)，壓力P為最大時，Al的發光強度I1會成為最大波峰，CCl的發光強度I2則會成為最小波峰。另一方面，壓力P為最小時，Al的發光強度I1會成為最小波峰，CCl的發光強度I2則會成為最大波峰。
該現象在處理室S內之壓力P變高時主要是Al膜1被蝕刻，使Al膜1的蝕刻率上昇而會使Al之發光強度I1變高。另一方面，在處理室S內之壓力P變低時主要是遮罩2被蝕刻，使遮罩2的蝕刻率上昇，由於遮罩2係含有碳而會使CCl之發光強度I2變高。因此，若自動控制壓力控制閥52的開合度，則會產生Al膜1與遮罩2對應壓力P的週期性變動而交互地被蝕刻的現象。壓力P的週期性變動係起因於蝕刻的進行本身會在Al膜1的蝕刻及遮罩2的蝕刻中分別造成壓力變動。
此情形，在蝕刻Al膜1之期間，和蝕刻上層Ti膜與下層Ti膜之間的Al膜時同樣地，會將壓力控制閥52的開合度(APC位置)以設定成所賦予的初始值之狀態後會依據壓力值來逐漸開啟或關閉之方式進行控制。藉此，便可抑制處理室S內的壓力變動，可防止壓力控制閥52振盪而可抑制微粒產生。所賦予的初始值例如可以預先進行預備蝕刻再根據其結果來決定等。
如以上所說明，根據本實施形態之蝕刻方法，便能穩定地控制處理室S內的壓力。
本說明書所揭露之實施形態相關的蝕刻方法及基板處理裝置應認為在所有方面皆為範例而非用來加以限制。上述實施形態可在不脫離申請專利範圍及其主旨的狀態下以各種形態來變形及改良。上述多個實施形態所記載的事項在不矛盾的範圍內也可以採用其他構成，且在不矛盾的範圍內可以加以組合。
本揭露之基板處理裝置可適用於Atomic Layer Deposition(ALD)裝置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)之任一類型的裝置。
另外，雖然舉出電漿處理裝置作為基板處理裝置之一例來加以說明，但基板處理裝置只要是會對基板施予既定處理(例如，成膜處理、蝕刻處理等)之裝置即可，並不限定於電漿處理裝置。在蝕刻時未使用電漿的情形，也可以在EPD控制中不進行電漿發光而是射入探測光來監視吸收率等以控制Al的蝕刻工序。
10:處理容器 12:上腔室 12a:頂板 13:下腔室 13a:側壁 25:觀測窗 13d:底板 13f:排氣口 30:噴淋頭 51:氣體排氣管 52:壓力控制閥 53:排氣裝置 54:壓力計(CM) 55:發光分光分析裝置 60:基板載置台 100:基板處理裝置 G:基板 S:處理室
圖1係顯示實施形態相關之基板處理裝置的一例之剖面示意圖。 圖2係將實施形態相關之壓力控制閥的控制與壓力的振動之一例來與參考例比較而顯示的圖。 圖3係顯示實施形態相關之壓力計的配置之一例的圖。 圖4係顯示實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。 圖5係將實施形態相關之EPD控制來與參考例之時間控制比較而顯示的圖。 圖6係顯示適用於實施形態相關之蝕刻方法的其他膜構造之圖。
A1~A3:APC位置
P1:壓力值
P2,P3:壓力
△P1~△P3:振動幅

Claims (8)

  1. 一種蝕刻方法，係具有： (a)將形成有具有第1鈦膜與該第1鈦膜下層之鋁膜的層積膜之基板配置在處理室內的工序； (b)一邊追隨會透過壓力控制閥而藉由排氣管連接於排氣裝置之該處理室內或該排氣管內的壓力變化來自動控制該壓力控制閥的開合度，一邊透過有機材料所構成之遮罩來蝕刻該第1鈦膜的工序； (c)會從該(b)中所取樣之該壓力控制閥的開合度之數值來計算出第1開合度值的工序； (d)在開始蝕刻該鋁膜時會將該壓力控制閥的開合度設定成該第1開合度值來蝕刻該鋁膜的工序；以及 (e)在該(d)中監視該壓力，在該壓力超過預先設定之閾值時會根據預先設定之變化量來將該第1開合度值改變成第2開合度值的工序； (f)在該鋁膜的蝕刻結束前會進行一次以上的該(e)。
  2. 如申請專利範圍第1項之蝕刻方法，其中在該(d)中，該壓力係該壓力控制閥附近之該排氣管內的壓力且會在該壓力控制閥上游側被加以測量。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之蝕刻方法，其中該(b)之蝕刻及該(d)之蝕刻係使含氯氣體電漿化來加以實施。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之蝕刻方法，其中該(c)會根據包含有在該(b)中最後所取樣之該壓力控制閥的數值之多個該壓力控制閥的數值來計算出該第1開合度值。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之蝕刻方法，其中該(d)係在開始蝕刻該鋁膜時會將該壓力控制閥的開合度設定成該第1開合度值加上預先設定之偏差值的數值。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之蝕刻方法，其中該層積膜係在該鋁膜下層具有第2鈦膜； 該蝕刻方法係具有(g)在該(f)之後會一邊追隨該處理室內或該排氣管內的壓力變化來自動控制該壓力控制閥的開合度，一邊蝕刻該第2鈦膜的工序。
  7. 如申請專利範圍第6項之蝕刻方法，其係具有(h)會測定該處理室內之電漿的發光強度之工序； 該蝕刻方法會根據該電漿的發光強度來進行該(b)往該(d)的蝕刻切換及該(d)往該(g)的蝕刻切換。
  8. 一種基板處理裝置，係具有配置有基板的處理室、會透過壓力控制閥而藉由排氣管連接於該處理室的排氣裝置、會測定該處理室內或該排氣管內之壓力的壓力計、及控制部； 該控制部會控制： (a)將形成有具有第1鈦膜與該第1鈦膜下層之鋁膜的層積膜之基板配置在處理室內的工序； (b)一邊追隨會藉由該壓力計所測定之該處理室內或該排氣管內的壓力變化來自動控制該壓力控制閥的開合度，一邊透過有機材料所構成之遮罩來蝕刻該第1鈦膜的工序； (c)會從該(b)中所取樣之該壓力控制閥的開合度之數值來計算出第1開合度值的工序； (d)在開始蝕刻該鋁膜時會將該壓力控制閥的開合度設定成該第1開合度值來蝕刻該鋁膜的工序；以及 (e)在該(d)中監視該壓力，在該壓力超過預先設定之閾值時會根據預先設定之變化量來將該第1開合度值改變成第2開合度值的工序； 該控制部係以(f)在該鋁膜的蝕刻結束前會進行一次以上的該(e)之方式來加以控制。
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