TW202217960A - 蝕刻方法及電漿處理裝置 - Google Patents

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横山喬大
松橋泰平
細谷正徳
松本大宇
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種於含矽膜之電漿蝕刻中可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度的蝕刻方法及電漿處理裝置。 一例示性實施方式之蝕刻方法包含如下步驟：(a)將基板供於基板支持器上；(b)將基板支持器之溫度調整為-20℃以下；(c)對腔室內供給含有含氮氣體之處理氣體；及(d)使用自處理氣體產生之電漿對含矽膜進行蝕刻。藉由對含矽膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於凹部之側壁。蝕刻方法包含步驟(e)，即，於(b)之前，以藉由副產物之附著量來調整凹部之底部之寬度的方式，設定基板支持器之溫度與處理氣體所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數。

Description

蝕刻方法及電漿處理裝置
本發明之例示性實施方式係關於一種蝕刻方法及電漿處理裝置。
專利文獻1揭示一種基板處理方法。處理對象層、中間層及遮罩層依次積層，遮罩層具有使中間層之一部分露出之開口部。藉由自氣體附著係數S為S＝0.1至1.0之沈積性氣體產生之電漿而於遮罩層之開口部之側壁面堆積沈積物。藉此，開口部之開口寬度縮小。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-41028號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種於含矽膜之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度的蝕刻方法及電漿處理裝置。 [解決問題之技術手段]
於一例示性實施方式中，蝕刻方法包含如下步驟：(a)將基板供於電漿處理裝置之腔室內之基板支持器上，上述基板含有含矽膜；(b)將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下；(c)對上述腔室內供給含有含氮氣體之處理氣體；及(d)使用自上述處理氣體產生之電漿對上述含矽膜進行蝕刻，於該步驟中，藉由對上述含矽膜進行蝕刻而形成凹部，藉由對上述含矽膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於上述凹部之側壁；且包含步驟(e)，即，於上述(b)之前，以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式，設定上述基板支持器之溫度與上述處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數。 [發明之效果]
根據一例示性實施方式，於含矽膜之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度。
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(a)將基板供於電漿處理裝置之腔室內之基板支持器上之步驟。上述基板含有含矽膜。蝕刻方法包含(b)將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下之步驟。蝕刻方法包含(c)對上述腔室內供給含有含氮氣體之處理氣體之步驟。蝕刻方法包含(d)使用自上述處理氣體產生之電漿對上述含矽膜進行蝕刻之步驟。藉由對上述含矽膜進行蝕刻而形成凹部，藉由對上述含矽膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於上述凹部之側壁。蝕刻方法包含步驟(e)，即，於上述(b)之前，以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式，設定上述基板支持器之溫度與上述處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數。
根據上述實施方式之蝕刻方法，藉由改變基板支持器之溫度與含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數之設定值，可調整附著於凹部之側壁之副產物之量。其結果，亦可調整凹部之底部之寬度。例如，若提高基板支持器之溫度，則會促進副產物揮發，故而附著於凹部之側壁之副產物之量減少。其結果，凹部之底部之寬度變大。另一方面，若降低基板支持器之溫度，則會抑制副產物揮發，故而附著於凹部之側壁之副產物之量增加。其結果，凹部之底部之寬度變小。又，副產物含有氮，故而若使處理氣體中含氮氣體之流量增加，則附著於凹部之側壁之副產物之量增加。其結果，凹部之底部之寬度變小。另一方面，若使含氮氣體之流量減少，則附著於凹部之側壁之副產物之量減少。其結果，凹部之底部之寬度變大。因此，根據上述蝕刻方法，於含矽膜之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度。
亦可使用上述凹部之底部之寬度與上述至少1個蝕刻參數之相關關係，來決定上述至少1個蝕刻參數之設定值。
亦可使用上述相關關係，來決定上述基板支持器之溫度之設定值。於此情形時，藉由調整基板支持器之溫度，可形成具備具有所期望之寬度之底部的凹部。
亦可使用上述相關關係，來決定上述含氮氣體之流量之設定值。於此情形時，藉由調整含氮氣體之流量，可形成具備具有所期望之寬度之底部的凹部。
上述實施方式之蝕刻方法亦可進而包含(f)使用形成有上述凹部之上述含矽膜，對上述基板中所包含之膜進行蝕刻之步驟。於此情形時，將含矽膜作為遮罩而對膜進行蝕刻。
於上述(f)中，亦可以未達上述副產物之揮發溫度之溫度對上述膜進行蝕刻。於此情形時，當於(f)中對膜進行蝕刻時，可抑制附著於劃定含矽膜之凹部之側壁上的副產物揮發。因此，含矽膜之凹部之底部之寬度不易變化，故而形成於膜之凹部之寬度亦不易變化。
上述基板亦可於上述含矽膜上進而具備具有開口之遮罩。上述實施方式之蝕刻方法亦可進而包含(g)於上述(a)之前，測定上述遮罩之開口寬度之步驟。蝕刻方法亦可進而包含(h)將上述遮罩之開口寬度之測定值與上述遮罩之開口寬度之設定值進行比較的步驟。蝕刻方法亦可進而包含(i)於上述測定值超過上述設定值之情形時，算出上述測定值與上述設定值之差量之步驟。蝕刻方法亦可進而包含基於上述差量來決定上述至少1個蝕刻參數之設定值之步驟。於此情形時，可使凹部之底部之寬度接近目標值。
上述含矽膜亦可為抗反射膜。
上述凹部之縱橫比亦可為5以下。
上述含氮氣體亦可包含N 2、NF 3及NH 3中至少1種。
上述處理氣體亦可包含碳及氟。
上述處理氣體亦可包含碳氫氣體與含氟氣體之氣體混合物、氟碳氣體及氫氟碳氣體中至少1種。
於另一例示性實施方式中，提供一種蝕刻方法。蝕刻方法包含(a)將基板供於電漿處理裝置之腔室內之基板支持器上之步驟。上述基板包含含有矽及氮之膜。蝕刻方法包含(b)將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下之步驟。蝕刻方法包含(c)對上述腔室內供給包含氫及氟之處理氣體之步驟。蝕刻方法包含(d)使用自上述處理氣體產生之電漿對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻之步驟。藉由對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻而形成凹部，並且藉由對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於上述凹部之側壁。蝕刻方法包含步驟(e)，即，於上述(b)之前，以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式，設定上述基板支持器之溫度。
根據上述實施方式之蝕刻方法，藉由改變基板支持器之溫度，可調整副產物之附著量。其結果，亦可調整凹部之底部之寬度。例如，若提高基板支持器之溫度，則會促進副產物揮發，故而附著於凹部之側壁之副產物之量減少。其結果，凹部之底部之寬度變大。另一方面，若降低基板支持器之溫度，則會抑制副產物揮發，故而附著於凹部之側壁之副產物之量增加。其結果，凹部之底部之寬度變小。因此，根據上述蝕刻方法，於含矽膜之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度。
於一例示性實施方式中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室。電漿處理裝置具備用以於上述腔室內支持基板之基板支持器。上述基板含有含矽膜。電漿處理裝置具備氣體供給部，該氣體供給部構成為將用以對上述含矽膜進行蝕刻且含有含氮氣體之處理氣體供給至上述腔室內。電漿處理裝置具備構成為自上述腔室內之上述處理氣體產生電漿之電漿產生部。電漿處理裝置具備控制部。上述控制部構成為將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下。上述控制部構成為以上述基板支持器之溫度與上述處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數成為設定值的方式，對上述基板支持器與上述氣體供給部中至少一者進行控制。藉由對上述含矽膜進行蝕刻而產生且含有矽及氮之副產物附著於藉由對上述含矽膜進行蝕刻而形成之凹部之側壁。上述設定值係以藉由副產物之附著量來調整凹部之底部之寬度的方式來進行設定。
根據上述實施方式之電漿處理裝置，藉由改變基板支持器之溫度與含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數之設定值，可調整附著於凹部之側壁之副產物之量。其結果，亦可調整凹部之底部之寬度。因此，於含矽膜之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部之底部之寬度。
上述基板支持器亦可具有複數個區域，且上述複數個區域能夠加熱至互不相同之溫度。於此情形時，可使形成於含矽膜之凹部之底部之寬度在基板之每個區域都不同。
上述實施方式之電漿處理裝置亦可進而具備用以觀察上述基板之觀察裝置。於此情形時，例如可觀察凹部之形狀，測定凹部之底部之寬度。
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，於各圖式中，對相同或相當之部分標註相同之符號。
圖1係可應用一例示性實施方式之蝕刻方法之作為一例之基板的局部放大剖視圖。基板W具有含矽膜SF。含矽膜SF可為含有矽及氮之膜。含矽膜SF可為抗反射膜。含矽膜SF可為含矽介電膜。含矽介電膜可包含氧化矽膜或氮化矽膜。只要含矽介電膜為含有矽之膜，則亦可為其他種類之膜。又，含矽膜SF亦可包含矽膜(例如多晶矽膜)。又，含矽膜SF亦可包含種類互不相同之兩個以上之含矽膜。兩個以上之含矽膜可包含氧化矽膜及氮化矽膜。含矽膜SF例如亦可為包含交替地積層之一個以上之氧化矽膜及一個以上之氮化矽膜的多層膜。或者，兩個以上之含矽膜亦可包含氧化矽膜及矽膜。含矽膜SF例如亦可為包含交替地積層之一個以上之氧化矽膜及一個以上之矽膜的多層膜。或者，兩個以上之含矽膜亦可包含氧化矽膜、氮化矽膜及矽膜。
基板W亦可進而具有作為基底區域之膜UR。含矽膜SF可設置於膜UR上。膜UR係由具有較含矽膜SF之蝕刻速率高之蝕刻速率之材料形成。膜UR可為有機膜。
基板W亦可進而具有遮罩MK。遮罩MK設置於含矽膜SF上。遮罩MK係由具有較含矽膜SF之蝕刻速率低之蝕刻速率之材料形成。遮罩MK可由有機材料形成。遮罩MK例如可由非晶形碳膜、光阻膜、或SOC膜(Spin On Carbon film，旋塗碳膜)形成。或者，遮罩MK亦可為由如氮化鈦、鎢、碳化鎢般之含金屬材料形成之含金屬遮罩。遮罩MK可具有100 nm以下之厚度。
遮罩MK被圖案化。即，遮罩MK具有要轉印至含矽膜SF上之圖案。若遮罩MK之圖案被轉印至含矽膜SF，則於含矽膜SF形成如孔或溝槽般之開口。
圖2係概略地表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。圖2所示之電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10之中提供內部空間10s。腔室10包含腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。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抗腐蝕性之膜。具有抗腐蝕性之膜可由氧化鋁、氧化釔等陶瓷形成。
於腔室本體12之側壁形成有通路12p。基板W通過通路12p而於內部空間10s與腔室10之外部之間被搬送。通路12p藉由閘閥12g而開閉。閘閥12g係沿著腔室本體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係由絕緣材料形成。支持部13具有大致圓筒形狀。支持部13於內部空間10s之中，自腔室本體12之底部向上方延伸。支持部13支持基板支持器14。基板支持器14構成為於內部空間10s之中支持基板W。
基板支持器14具有下部電極18及靜電吸盤20。基板支持器14可進而具有電極板16。電極板16係由鋁等導體形成，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係由鋁等導體形成，具有大致圓盤形狀。下部電極18電性連接於電極板16。
靜電吸盤20設置於下部電極18上。基板W載置於靜電吸盤20之上表面之上。靜電吸盤20可包含用以加熱基板W之1個以上之加熱器。靜電吸盤20具有本體及電極。靜電吸盤20之本體具有大致圓盤形狀，由介電體形成。靜電吸盤20之電極係膜狀電極，設置於靜電吸盤20之本體內。靜電吸盤20之電極經由開關20s連接於直流電源20p。若對靜電吸盤20之電極施加來自直流電源20p之電壓，則於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電引力。基板W藉由該靜電引力被吸引至靜電吸盤20，由靜電吸盤20保持。
於基板支持器14上配置邊緣環25。邊緣環25係環狀構件。邊緣環25可由矽、碳化矽、或石英等形成。基板W配置於靜電吸盤20上之由邊緣環25包圍之區域內。
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返回至冷卻器單元。於電漿處理裝置1中，藉由熱交換介質與下部電極18之熱交換來調整載置於靜電吸盤20上之基板W之溫度。
於電漿處理裝置1設置有氣體供給管線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介隔構件32而支持於腔室本體12之上部。構件32係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之上部開口關閉。
上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面為面向內部空間10s之下表面，劃分形成內部空間10s。頂板34可由產生焦耳熱較少之低電阻之導電體或半導體形成。頂板34具有於頂板34之板厚方向貫通頂板34之複數個氣體噴出孔34a。
支持體36支持頂板34且使之裝卸自如。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。支持體36具有自氣體擴散室36a向下方延伸之複數個氣體孔36b。複數個氣體孔36b分別與複數個氣體噴出孔34a連通。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，經由流量控制器群41及閥群42連接有氣體源群40。流量控制器群41及閥群42構成氣體供給部GS。氣體供給部GS亦可進而包含氣體源群40。氣體源群40包含複數個氣體源。複數個氣體源包含處理氣體中所包含之複數種氣體之源。流量控制器群41包含複數個流量控制器。流量控制器群41之複數個流量控制器分別為質量流量控制器或壓力控制式流量控制器。閥群42包含複數個開閉閥。氣體源群40之複數個氣體源分別經由流量控制器群41之對應之流量控制器及閥群42之對應之開閉閥連接於氣體供給管38。
於電漿處理裝置1中，沿著腔室本體12之內壁面及支持部13之外周，裝卸自如地設置有遮罩46。遮罩46防止反應副產物附著於腔室本體12。遮罩46例如藉由在由鋁形成之母材之表面形成具有抗腐蝕性之膜而構成。具有抗腐蝕性之膜可由氧化釔等陶瓷形成。
於支持部13與腔室本體12之側壁之間，設置有擋板48。擋板48例如藉由在由鋁形成之構件之表面形成具有抗腐蝕性之膜(氧化釔等膜)而構成。於擋板48形成有複數個貫通孔。於擋板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連接有排氣裝置50。排氣裝置50包含壓力調整閥及渦輪分子泵等真空泵。
電漿處理裝置1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高頻電力具有適於產生電漿之頻率。第1高頻電力之頻率例如係27 MHz～100 MHz之範圍內之頻率。第1高頻電源62經由匹配器66及電極板16連接於下部電極18。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(下部電極18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連接於上部電極30。第1高頻電源62構成作為一例之電漿產生部PG。
第2高頻電源64係產生第2高頻電力之電源。第2高頻電力具有較第1高頻電力之頻率低之頻率。於將第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係400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率。第2高頻電源64經由匹配器68及電極板16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，即僅使用單一之高頻電力來產生電漿。於此情形時，第2高頻電力之頻率亦可為大於13.56 MHz之頻率，例如40 MHz。又，於此情形時，電漿處理裝置1亦可不具備第1高頻電源62及匹配器66。於此情形時，第2高頻電源64構成作為一例之電漿產生部PG。
於在電漿處理裝置1中進行電漿處理之情形時，將處理氣體自氣體供給部GS供給至內部空間10s。氣體供給部GS構成為將用以對含矽膜SF進行蝕刻之處理氣體供給至腔室10內。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。所產生之高頻電場使內部空間10s中之處理氣體產生電漿。電漿產生部PG構成為自腔室10內之處理氣體產生電漿。
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、信號之輸入輸出介面等之電腦。控制部80例如以基板支持器14之溫度、處理氣體中所包含之各氣體之流量、腔室10內之壓力、高頻電力等蝕刻參數成為設定值之方式，對電漿處理裝置1之各部進行控制。於控制部80中，可使用輸入裝置進行指令之輸入操作等，以供操作員管理電漿處理裝置1。又，於控制部80中，可利用顯示裝置可視化地顯示電漿處理裝置1之運轉情況。進而，於記憶部，儲存有控制程式及製程配方資料。製程配方資料包含蝕刻參數之設定值。控制程式係由處理器執行，以於電漿處理裝置1中執行各種處理。處理器執行控制程式，按照製程配方資料對電漿處理裝置1之各部進行控制。
圖3係一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。圖3所示之蝕刻方法(以下，稱為「方法MT1」)可由電漿處理裝置1來執行。方法MT1被應用於基板W。方法MT1包含步驟ST1、步驟ST2、步驟ST3、步驟ST4及步驟ST5。步驟ST1、步驟ST2、步驟ST3、步驟ST4及步驟ST5依次執行。步驟ST2亦可與步驟ST1同時執行，亦可於步驟ST1之前執行。圖4(a)、(b)及(c)係應用了圖3所示之蝕刻方法之作為一例之基板之局部放大剖視圖。
以下，針對方法MT1，以方法MT1被使用電漿處理裝置1而應用於基板W之情形為例來進行說明。於使用電漿處理裝置1之情形時，藉由利用控制部80控制電漿處理裝置1之各部，可於電漿處理裝置1中執行方法MT1。
於步驟ST1中，將基板W供於電漿處理裝置1之腔室10內之基板支持器14上。如圖4(a)所示，基板W可包含膜UR、設置於膜UR上之含矽膜SF、及設置於含矽膜SF上之遮罩MK。於遮罩MK形成有開口OP2。開口OP2例如係孔或溝槽。開口OP2具有寬度W2。基板W於腔室10內載置於靜電吸盤20上，並由靜電吸盤20保持。再者，基板W可具有300 mm之直徑。
於步驟ST3中，將基板支持器14之溫度調整為-20℃以下。基板支持器14之溫度可使用冷卻器單元進行冷卻。
於步驟ST4中，對腔室10內供給處理氣體。處理氣體係自氣體供給部GS供給。
處理氣體可含有含氮氣體。於含矽膜SF含有氮之情形時，處理氣體亦可不含有含氮氣體。含氮氣體可包含N 2、NF 3及NH 3中至少一種。
處理氣體可含有氫及氟。處理氣體可含有碳及氟。處理氣體可含有碳氫(C xH y)氣體與含氟氣體之氣體混合物、氟碳氣體及氫氟碳(CH xF y)氣體中至少一種。此處，x及y分別為自然數。碳氫例如為CH 4或C 3H 6。氟碳例如為CF 4、C 3F 8、C 4F 6、或C 4F 8之至少一種。氫氟碳例如為CH 2F 2、CHF 3、或CH 3F之至少一種。處理氣體亦可包含H 2、氟化氫(HF)、碳氫、氫氟碳及NH 3中至少一種，作為包含氫之分子。處理氣體亦可進而包含氧。處理氣體例如亦可包含O 2。
於步驟ST5中，使用自供給至腔室10內之處理氣體產生之電漿對含矽膜SF進行蝕刻。
於步驟ST4中，控制部80以將處理氣體供給至腔室10內之方式對氣體供給部GS進行控制。控制部80以處理氣體中所包含之各氣體之流量成為設定值之方式對氣體供給部GS進行控制。於步驟ST3中，控制部80以基板支持器14之溫度(例如靜電吸盤20內之加熱器之溫度)成為-20℃以下之設定值的方式對基板支持器14進行控制。於步驟ST5之前，控制部80以腔室10內之氣體之壓力成為設定值之方式對排氣裝置50進行控制。於步驟ST5中，控制部80以所供給之第1高頻電力及/或第2高頻電力成為設定值之方式對第1高頻電源62及第2高頻電源64進行控制。
於步驟ST5中，如圖4(b)所示，藉由對含矽膜SF進行蝕刻，而於含矽膜SF形成凹部OP1。凹部OP1與開口OP2對應。藉由對含矽膜SF進行蝕刻，而產生含有矽及氮之副產物BP。副產物BP亦可為附著於凹部OP1之側壁上之膜。副產物BP例如亦可包含六氟矽酸銨((NH 4) 2SiF 6)等銨矽酸鹽。
凹部OP1例如係孔或溝槽。凹部OP1之底部具有寬度W1。寬度W1可小於開口OP2之寬度W2，為寬度W2之一半以下。寬度W1可為20 nm以下。凹部OP1可於凹部OP1之上端具有與遮罩MK之寬度W2相同之寬度。凹部OP1可具有隨著自凹部OP1之上端朝向下端而寬度逐漸變小之傾斜形狀。凹部OP1之縱橫比可為5以下。縱橫比(T/W2)係凹部OP1之深度T相對於凹部OP1之上端處之凹部OP1之寬度(與寬度W2相同)之比。
於步驟ST2中，以藉由副產物BP之附著量來調整凹部OP1之底部之寬度W1的方式，設定基板支持器14之溫度與處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數。該至少1個蝕刻參數於下文中亦被稱為蝕刻參數PTF。例如，由操作員將蝕刻參數PTF之設定值輸入至電漿處理裝置1之控制部80。蝕刻參數PTF之設定值可使用凹部OP1之底部之寬度W1與蝕刻參數PTF之相關關係來決定。若將蝕刻參數PTF之值設為x，將凹部OP1之寬度W1之值設為y，則y為x之函數。即，滿足y＝f(x)之關係。若將凹部OP1之底部之寬度W1之目標值y1代入至y＝f(x)中，則可獲得蝕刻參數PTF之設定值x1。此種關係及各值之資料可儲存於控制部80之記憶部中。蝕刻參數PTF之設定值係由控制部80來決定。
於蝕刻參數PTF為基板支持器14之溫度之情形時，基板支持器14之溫度之設定值可使用凹部OP1之底部之寬度W1與基板支持器14之溫度之相關關係來決定。該相關關係可為隨著基板支持器14之溫度變高而凹部OP1之底部之寬度W1單調遞增的關係。基板支持器14之溫度之設定值可為-20℃以下，亦可為-30℃以下，亦可為-35℃以下。
於蝕刻參數PTF為含氮氣體之流量之情形時，含氮氣體之流量之設定值可使用凹部OP1之底部之寬度W1與含氮氣體之流量之相關關係來決定。該相關關係可為隨著含氮氣體之流量變大而凹部OP1之底部之寬度W1單調遞減的關係。含氮氣體之流量之設定值可為5 sccm以上，可為20 sccm以下。
於蝕刻參數PTF為基板支持器14之溫度及含氮氣體之流量這兩者之情形時，基板支持器14之溫度之設定值及含氮氣體之流量之設定值可使用相關關係來決定。該相關關係為凹部OP1之底部之寬度W1、基板支持器14之溫度及含氮氣體之流量之相關關係。
於步驟ST2中，可進而設定其他蝕刻參數。例如，由操作員將各蝕刻參數之設定值輸入至電漿處理裝置1之控制部80。其他蝕刻參數包含處理氣體中所包含之各氣體之流量(含氮氣體之流量除外)、腔室10內之氣體之壓力、以及第1高頻電力及/或第2高頻電力。腔室10內之氣體之壓力可設定為10 mTorr(1.3 Pa)以上100 mTorr(13.3 Pa)以下之壓力。第1高頻電力之位準可設定為1 kW以下之位準。第2高頻電力之位準可設定為1 kW以下之位準。使用步驟ST2中設定之各蝕刻參數之設定值，進行步驟ST5之蝕刻。
方法MT1可包含於步驟ST5之後執行之步驟ST6。於步驟ST6中，如圖4(c)所示，使用形成有凹部OP1之含矽膜SF，對基板W所包含之膜UR進行蝕刻。由於以含矽膜SF為遮罩對膜UR進行蝕刻，故而於膜UR形成與含矽膜SF之凹部OP1對應之凹部OP3。凹部OP3之寬度W3與凹部OP1之寬度W1實質上相同。亦可以未達副產物BP之揮發溫度之溫度(例如100℃以下)對膜UR進行蝕刻。
根據方法MT1，藉由改變蝕刻參數PTF之設定值，可調整附著於凹部OP3之側壁之副產物BP之附著量。其結果，亦可調整凹部OP1之底部之寬度W1。例如，若提高基板支持器14之溫度，則會促進副產物BP揮發，故而副產物BP之附著量減少。其結果，凹部OP1之底部之寬度W1變大。另一方面，若降低基板支持器14之溫度，則會抑制副產物BP揮發，故而副產物BP之附著量增加。其結果，凹部OP1之底部之寬度W1變小。又，於處理氣體含有含氮氣體之情形時，副產物BP含有氮，故而若使含氮氣體之流量增加，則副產物BP之附著量增加。其結果，凹部OP1之底部之寬度W1變小。另一方面，若使含氮氣體之流量減少，則副產物BP之附著量減少。其結果，凹部OP1之底部之寬度W1變大。因此，根據方法MT1，於含矽膜SF之電漿蝕刻中，可調整藉由蝕刻而形成之凹部OP1之底部之寬度W1。因此，可形成具備具有所期望之寬度W1之底部的凹部OP1。
於步驟ST6中，若以未達副產物BP之揮發溫度之溫度對膜UR進行蝕刻，則可抑制劃定含矽膜SF之凹部OP1之側壁上所附著之副產物BP揮發。因此，於步驟ST6中，含矽膜SF之凹部OP1之底部之寬度W1不易變化，故而形成於膜UR之凹部OP3之寬度W3亦不易變化。
圖5係表示處理氣體中之NF 3氣體之流量與形成於含矽膜之凹部之底部之寬度之相關關係之例的曲線圖。於圖5之例子中，若NF 3氣體之流量為5 sccm，則凹部OP1之底部之寬度W1為15.2 nm。若NF 3氣體之流量為10 sccm，則凹部OP1之底部之寬度W1為10.7 nm。若NF 3氣體之流量為20 sccm，則凹部OP1之底部之寬度W1為7.3 nm。如此，隨著處理氣體中之NF 3氣體之流量變大，而形成於含矽膜SF之凹部OP1之底部之寬度W1單調遞減。於本例中，凹部OP1為具有線形狀之溝槽，遮罩MK之開口OP2之寬度W2為26～27 nm左右，基板支持器14之溫度為-40℃。
圖6係表示基板支持器之溫度與形成於含矽膜之凹部之底部之寬度之相關關係之例的曲線圖。於圖6之例子中，若基板支持器14之溫度為-40℃，則凹部OP1之底部之寬度W1為11.9 nm。若基板支持器14之溫度為-35℃，則凹部OP1之底部之寬度W1為12.0 nm。若基板支持器14之溫度為-30℃，則凹部OP1之底部之寬度W1為12.8 nm。如此，隨著基板支持器14之溫度變高，而形成於含矽膜SF之凹部OP1之底部之寬度W1單調遞增。於本例中，凹部OP1為孔，遮罩MK之開口OP2之寬度W2為26～27 nm左右，NF 3氣體之流量為5～100 sccm。
圖7係表示作為一例之基板支持器之俯視圖。圖7所示之基板支持器14A可用以代替圖2之基板支持器14。基板支持器14A除了具有複數個區域ZN1、ZN2、…、ZNn以外，具備與基板支持器14相同之構成。n為2以上之整數。複數個區域ZN1～ZNn能夠加熱至互不相同之溫度。複數個區域ZN1～ZNn亦可分別包含複數個加熱器HT1、HT2、…、HTn。各加熱器HTk嵌埋於對應之區域ZNk內。k為1以上n以下之整數。各加熱器HTk可藉由被供給交流電力而以區域ZNk為中心對基板支持器14A進行加熱。藉由調整各區域ZNk之溫度，可調整與各區域ZNk對應之基板W之區域之溫度。因此，藉由基板支持器14A，可使形成於含矽膜SF之凹部OP1之底部之寬度W1在基板W之每個區域都不同。
圖8係概略地表示另一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。圖8所示之電漿處理裝置1A除了具備圖2之電漿處理裝置1以外，可進而具備載台122a、載台122b、載台122c、載台122d、容器124a、容器124b、容器124c及容器124d。電漿處理裝置1A可進而具備承載器模組LM、裝載閉鎖模組LL1、裝載閉鎖模組LL2、轉移模組121及觀察裝置OC。
載台122a～122d係沿著承載器模組LM之一緣排列。於載台122a～122d各者之上，分別設置有容器124a～124d。於容器124a～124d各者之中，可收容基板W。容器124a～124d之各者例如為被稱為FOUP(Front-Opening Unified Pod，前開式晶圓盒)之容器。
承載器模組LM提供腔室。於承載器模組LM之腔室之中，設置有搬送機器人Rb1。搬送機器人Rb1構成為於容器124a～124d中任意之容器與裝載閉鎖模組LL1及裝載閉鎖模組LL2中任意之裝載閉鎖模組之預備減壓室之間搬送基板W。搬送機器人Rb1構成為於任意之裝載閉鎖模組之預備減壓室與觀察裝置OC之間搬送基板W。搬送機器人Rb1構成為於觀察裝置OC與容器124a～124d中任意之容器之間搬送基板W。
裝載閉鎖模組LL1及裝載閉鎖模組LL2係沿著承載器模組LM之另一緣設置，連接於承載器模組LM。裝載閉鎖模組LL1及裝載閉鎖模組LL2各自提供預備減壓室。裝載閉鎖模組LL1及裝載閉鎖模組LL2分別連接於轉移模組121。
轉移模組121提供能夠減壓之腔室。於轉移模組121之腔室之中設置有搬送機器人Rb2。於轉移模組121連接有腔室10。搬送機器人Rb2構成為於裝載閉鎖模組LL1及裝載閉鎖模組LL2中任意之裝載閉鎖模組之預備減壓室與內部空間10s之間搬送基板W。
觀察裝置OC係用以觀察基板W之裝置。觀察裝置OC可設置於腔室10之外部。觀察裝置OC可為光學觀察裝置，亦可為超音波觀察裝置。基板W藉由搬送機器人Rb1及搬送機器人Rb2，而能夠於觀察裝置OC與腔室10之間移動。藉由搬送機器人Rb1將基板W收容於觀察裝置OC內，於觀察裝置OC內進行基板W之位置對準之後，觀察裝置OC觀察含矽膜SF之凹部OP1。觀察裝置OC可觀察凹部OP1之形狀，測定凹部OP1之寬度W1。觀察裝置OC亦可觀察遮罩MK之開口OP2。於此情形時，觀察裝置OC可觀察開口OP2之形狀，測定開口OP2之寬度W2。觀察裝置OC於基板W之複數個區域之各者中進行測定，並將測定值發送至控制部80。控制部80對電漿處理裝置1A之各部進行控制。
圖9係另一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。圖9所示之蝕刻方法(以下，稱為「方法MT2」)可藉由圖8之電漿處理裝置1A來執行。方法MT2被應用於基板W。方法MT2除了包含步驟ST1～步驟ST6以外，還可包含步驟ST7、步驟ST8、步驟ST9及步驟ST10。步驟ST7、步驟ST8、步驟ST9及步驟ST10係於步驟ST1之前依次執行。步驟ST10亦可與步驟ST1同時執行，亦可於步驟ST1之後執行，亦可與步驟ST2同時執行。步驟ST1～步驟ST6與圖3之方法MT1相同。
於步驟ST7中，測定遮罩MK之開口OP2之寬度W2。開口OP2之寬度W2可藉由觀察裝置OC進行測定。
於步驟ST8中，將步驟ST7中所獲得之測定值與遮罩MK之開口OP2之寬度W2之設定值進行比較。步驟ST8可藉由控制部80來執行。
於步驟ST9中，於步驟ST7中所獲得之測定值超過遮罩MK之開口OP2之寬度W2之設定值之情形時，算出測定值與設定值之差量。步驟ST9可藉由控制部80來執行。
於步驟ST10中，基於步驟ST9中算出之差量來決定蝕刻參數PTF之設定值。隨著開口OP2之寬度W2變大而凹部OP1之底部之寬度W1亦變大。步驟ST10可藉由控制部80來執行。
藉由方法MT2，可使凹部OP1之底部之寬度W1接近目標值。
以上，對各種例示性實施方式進行了說明，但並不限定於上述例示性實施方式，亦可進行各種追加、省略、替換、及變更。又，能夠將不同之實施方式中之要素組合而形成其他實施方式。
例如，方法MT1及方法MT2中所使用之電漿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。或者，上述電漿處理裝置亦可為感應耦合型電漿處理裝置或電子迴旋共振(ECR)電漿處理裝置。或者，上述電漿處理裝置亦可為使用微波等表面波產生電漿之電漿處理裝置等。
又，電漿處理裝置亦可代替第2高頻電源64而具備構成為將負極性之直流電壓之脈衝斷續地或週期性地施加至下部電極18的直流電源，或者除了第2高頻電源64以外還具備上述直流電源。
根據以上說明，應理解本發明之各種實施方式係以說明之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的情況下進行各種變更。因此，本說明書中所揭示之各種實施方式並非旨在進行限定，真正之範圍及主旨係由隨附之申請專利範圍來表示。
1:電漿處理裝置 1A:電漿處理裝置 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 14A:基板支持器 16:電極板 18:下部電極 18f:流路 20:靜電吸盤 20p:直流電源 20s:開關 22a:配管 22b:配管 24:氣體供給管線 25:邊緣環 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:流量控制器群 42:閥群 46:遮罩 48:擋板 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 121:轉移模組 122a:載台 122b:載台 122c:載台 122d:載台 124a:容器 124b:容器 124c:容器 124d:容器 BP:副產物 GS:氣體供給部 HT1,HT2,HTk,HTn:加熱器 LL1:裝載閉鎖模組 LL2:裝載閉鎖模組 LM:承載器模組 MK:遮罩 MT1:方法 MT2:方法 OC:觀察裝置 OP1:凹部 OP2:開口 OP3:凹部 PG:電漿產生部 Rb1:搬送機器人 Rb2:搬送機器人 SF:含矽膜 ST1～ST10:步驟 T:深度 UR:膜 W:基板 W1:寬度 W2:寬度 W3:寬度 ZN1,ZN2,ZNk,ZNn:區域
圖1係可應用一例示性實施方式之蝕刻方法之作為一例之基板的局部放大剖視圖。 圖2係概略地表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。 圖3係一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。 圖4(a)、(b)及(c)係應用了圖3所示之蝕刻方法之作為一例之基板之局部放大剖視圖。 圖5係表示處理氣體中之NF 3氣體之流量與形成於含矽膜之凹部之底部之寬度之相關關係之例的曲線圖。 圖6係表示基板支持器之溫度與形成於含矽膜之凹部之底部之寬度之相關關係之例的曲線圖。 圖7係表示作為一例之基板支持器之俯視圖。 圖8係概略地表示另一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。 圖9係另一例示性實施方式之蝕刻方法之流程圖。
MT1:方法
ST1~ST6:步驟

Claims (16)

  1. 一種蝕刻方法，其包含如下步驟： (a)將基板供於電漿處理裝置之腔室內之基板支持器上，上述基板含有含矽膜； (b)將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下； (c)對上述腔室內供給含有含氮氣體之處理氣體；及 (d)使用自上述處理氣體產生之電漿對上述含矽膜進行蝕刻，於該步驟中，藉由對上述含矽膜進行蝕刻而形成凹部，藉由對上述含矽膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於上述凹部之側壁；且 包含步驟(e)，即，於上述(b)之前，以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式，設定上述基板支持器之溫度與上述處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數。
  2. 如請求項1之蝕刻方法，其中使用上述凹部之底部之寬度與上述至少1個蝕刻參數之相關關係，來決定上述至少1個蝕刻參數之設定值。
  3. 如請求項2之蝕刻方法，其中使用上述相關關係，來決定上述基板支持器之溫度之設定值。
  4. 如請求項2或3之蝕刻方法，其中使用上述相關關係，來決定上述含氮氣體之流量之設定值。
  5. 如請求項1至4中任一項之蝕刻方法，其進而包含(f)使用形成有上述凹部之上述含矽膜，對上述基板所包含之膜進行蝕刻之步驟。
  6. 如請求項5之蝕刻方法，其中於上述(f)中，以未達上述副產物之揮發溫度之溫度對上述膜進行蝕刻。
  7. 如請求項1至6中任一項之蝕刻方法，其中上述基板於上述含矽膜上進而具備具有開口之遮罩，且 上述蝕刻方法進而包含如下步驟： (g)於上述(a)之前，測定上述遮罩之開口寬度； (h)將上述遮罩之開口寬度之測定值與上述遮罩之開口寬度之設定值進行比較； (i)於上述測定值超過上述設定值之情形時，算出上述測定值與上述設定值之差量；及 (j)基於上述差量，來決定上述至少1個蝕刻參數之設定值。
  8. 如請求項1至7中任一項之蝕刻方法，其中上述含矽膜為抗反射膜。
  9. 如請求項1至8中任一項之蝕刻方法，其中上述凹部之縱橫比為5以下。
  10. 如請求項1至9中任一項之蝕刻方法，其中上述含氮氣體包含N 2、NF 3及NH 3中至少一種。
  11. 如請求項1至10中任一項之蝕刻方法，其中上述處理氣體包含碳及氟。
  12. 如請求項11之蝕刻方法，其中上述處理氣體包含碳氫氣體與含氟氣體之氣體混合物、氟碳氣體及氫氟碳氣體中至少一種。
  13. 一種蝕刻方法，其包含如下步驟： (a)將基板供於電漿處理裝置之腔室內之基板支持器上，上述基板包含含有矽及氮之膜； (b)將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下； (c)對上述腔室內供給含有氫及氟之處理氣體；及 (d)使用自上述處理氣體產生之電漿對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻，於該步驟中，藉由對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻而形成凹部，藉由對上述含有矽及氮之膜進行蝕刻而使含有矽及氮之副產物附著於上述凹部之側壁；且 包含步驟(e)，即，於上述(b)之前，以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式，設定上述基板支持器之溫度。
  14. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持器，其係用以於上述腔室內支持基板之基板支持器，且上述基板含有含矽膜； 氣體供給部，其構成為將用以對上述含矽膜進行蝕刻且含有含氮氣體之處理氣體供給至上述腔室內； 電漿產生部，其構成為自上述腔室內之上述處理氣體產生電漿；及 控制部；且 上述控制部構成為將上述基板支持器之溫度調整為-20℃以下， 上述控制部構成為以上述基板支持器之溫度與上述處理氣體中所包含之含氮氣體之流量中至少1個蝕刻參數成為設定值的方式，對上述基板支持器與上述氣體供給部中至少一者進行控制，且藉由對上述含矽膜進行蝕刻而產生之含有矽及氮之副產物附著於藉由對上述含矽膜進行蝕刻而形成之凹部之側壁，上述設定值係以藉由上述副產物之附著量來調整上述凹部之底部之寬度的方式進行設定。
  15. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述基板支持器具有複數個區域，上述複數個區域能夠加熱至互不相同之溫度。
  16. 如請求項14或15之電漿處理裝置，其進而具備用以觀察上述基板之觀察裝置。
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