TWI515791B - Plasma etching method and plasma etching device - Google Patents

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TWI515791B TW103104198A TW103104198A TWI515791B TW I515791 B TWI515791 B TW I515791B TW 103104198 A TW103104198 A TW 103104198A TW 103104198 A TW103104198 A TW 103104198A TW I515791 B TWI515791 B TW I515791B
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Tetsuya Nishizuka
Masahiko Takahashi
Toshihisa Ozu
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Tokyo Electron Ltd
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Description

電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置
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蝕刻的電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置。
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。於晶片內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)表面以異方性蝕刻來形成溝槽(trench)，並以氧化矽等絕緣物埋入該溝槽，針對埋入後的絕緣物進行平坦化，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，於矽基板(半導體晶圓)211上形成薄氧化膜(SiO2)或氮化膜(SiN)等絕緣膜後，如圖1(a)所示，針對該絕緣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的蝕刻遮罩212。其次，如圖1(b)所示，使用蝕刻遮罩212來針對半導體晶圓211進行蝕刻，以形成淺溝槽。
該蝕刻處理中，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。
產生電漿的方式有ECR(Electron Cyclotron Resonance)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，並能在0.1mTorr(13.3mPa)~數10mTorr(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)微波電漿方式的電漿蝕刻裝置，其電漿密度高而電子溫度低，且具有優良之電漿密度均勻性，能減少對被處理基板所造成的損傷並均勻地進行蝕刻(例如，參照專利文獻1)。
此時，可依需求於載置有半導體晶圓的載置台上施加特定RF(Radio Frequency)頻率的高頻電功率來作為交流偏壓電功率，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
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溝槽(trench)的「高密度」用區域(例如圖1(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蝕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10mTorr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，即容易發生所謂的側壁蝕刻(side etch)，會有使得形狀控制性惡化的問題。
有鑑於前述各點，本發明係提供一種無需增加蝕刻氣體流量 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方法及電漿蝕刻裝置。
本發明第1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內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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該微波產生裝置，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內；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力；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。
該電漿蝕刻方法中，係針對該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2樣態係提供一種電漿蝕刻裝置，具備有：處理容器，係於頂部形成一開口且其內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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內；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力；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內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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內；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力；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。
本發明第4樣態係提供一種電漿蝕刻裝置，具備有：處理容器，係於頂部形成一開口且其內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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內；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力； 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及藉由小於該第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以下之方式來控制該交流偏壓電功率。
8‧‧‧擋板
8a‧‧‧排氣孔
11‧‧‧基板
12‧‧‧蝕刻遮罩
15‧‧‧氣體導入組件
19‧‧‧排氣空間
20‧‧‧氣體管線
21‧‧‧質量流量控制器
22‧‧‧開關閥門
23‧‧‧排氣管
24‧‧‧排氣裝置
25‧‧‧搬出入口
26‧‧‧閘閥
27‧‧‧支撐部
28‧‧‧微波穿透板
29‧‧‧密封組件
31‧‧‧槽孔板
32‧‧‧微波放射孔
32a‧‧‧貫通孔
33‧‧‧慢波材
34‧‧‧屏蔽蓋體
34a‧‧‧冷卻水流路
35‧‧‧密封組件
36‧‧‧開口部
37‧‧‧導波管
37a‧‧‧同軸導波管
37b‧‧‧矩形導波管
37c‧‧‧外部導體
38‧‧‧匹配電路
39‧‧‧微波產生裝置
40‧‧‧模式變換器
41‧‧‧中心導體
50‧‧‧製程控制器
51‧‧‧使用者介面部
52‧‧‧記憶部
68‧‧‧氣體通道
69‧‧‧氣體入口
70‧‧‧開關閥門
71‧‧‧質量流量控制器
100‧‧‧電漿蝕刻裝置
101‧‧‧處理容器
103‧‧‧絕緣板
105‧‧‧載置台
111‧‧‧靜電夾持器
112‧‧‧電極
113a‧‧‧直流電源
113b‧‧‧交流電源
113c‧‧‧電容
113d‧‧‧偏壓電功率控制機構
114‧‧‧氣體通道
115‧‧‧對焦環
116‧‧‧第1氣體供給機構
117‧‧‧Ar氣體供給源
118‧‧‧HBr氣體供給源
122‧‧‧第2氣體供給機構
211‧‧‧矽基板
212‧‧‧蝕刻遮罩
W‧‧‧晶圓
圖1(a)、1(b)係習知蝕刻方法中，於蝕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蝕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刻方法的圖式，係顯示於蝕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蝕刻方法的圖式，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8A(a)、8A(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的工作時間比依存性的圖表(其1)。
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蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻率之工作時間比依存性的圖表。
圖10A(a)、10A(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。
圖12(a)、12(b)係用以說明本發明實施形態之電漿蝕刻方法的圖式，係顯示蝕刻處理後側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表。
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，能不受蝕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內，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105、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係例如側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內係設置有圓板狀載置台105，能於其上方面載置有作為被處理體的例如半導體晶圓W(以下稱作晶圓W)。載置台105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周圍係設置有擋板8(baffle plate)，其係具有多數個排氣孔8a以使處理容器101內部均勻地排氣。擋板8下方係形成有包圍載置台105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101內均勻地進行排氣。
又，載置台105內部係設置有圖中未顯示的溫度調節媒介室，將溫度調節媒介導入至該溫度調節媒介室並使其循環，可藉此將載置台105調節至所期望的溫度。具體說明，於絕緣板103、載置台105以及靜電夾持器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W)內面，藉由該傳熱媒體而在載置台105與晶圓W之間進行熱傳導，使得晶圓W維持於特定溫度。
載置台105之上端周緣部係圍繞著載置於靜電夾持器111上之晶圓W般地設置有環狀對焦環115。該對焦環115係由陶瓷或石英等絕緣性材料所形成，可提高蝕刻之均勻性。
又，載置台105內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側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1氣體供給機構116。另外，氣體導入組件15亦可具有淋氣頭狀的形狀而非環狀。該第1氣體供給機構116係具有氣體供給源而可對應不同處理來供給任意種類的氣體。氣體種類並無特別限定，但本實施形態中係具有Ar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導入至處理容器101內。另外，各氣體管線20係設置有質量流量控制器21以及位於其前後側的開關閥門22。
排氣空間19係連接有排氣管23，該排氣管23係包含有高速真空泵以及壓力調整閥(圖中未顯示)，並連接有作為排氣機構以及壓力控制機構的排氣裝置24。藉由該排氣裝置24之作動來將供給至處理容器101內的氣體均勻地排出至排氣空間19內，再經由排氣管23來進行排氣。藉以使得處理容器101內部會高速地減壓至特定真空度(例如0.133Pa)，又，藉由壓力調整閥來進行壓力控制。
處理容器101側壁係設置有：搬出入口25，係用來於鄰接電漿蝕刻裝置100的搬送室(圖中未顯示)之間進行晶圓W或仿真晶圓Wd的搬出入；以及閘閥26，用來開關該搬出入口25。
處理容器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、Al2O3、AlN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來氣密地安裝至支撐部27。藉以使得處理容器101內部保持於氣密狀 態。又，支撐部27係可由例如Al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101。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鍍金處理。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內部)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39。模式變換器40係將微波產生裝置39所產生之微波的振動模式變換成特定振動模式。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。又，同軸導波管37a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、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內的微波從TE模式變換成TEM模式的功能。同軸導波管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41之外側空間(同軸導波管37a內側)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內部，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100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41、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係由同軸導波管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。
接著，中心導體41上端部所形成的氣體入口69係連接有途中介設有開關閥門70與質量流量控制器71等之第2氣體供給機構122，可依需要針對所期望之氣體進行供給並控制其流量。
電漿蝕刻裝置100之各構成部位係連接至製程控制器50，而由製程控制器50進行控制。製程控制器50係連接有可讓製程管 理者輸入操作指令等以針對電漿蝕刻裝置100進行管理用的鍵盤、以及由用以顯示電漿蝕刻裝置100稼動狀況之顯示器等所組成的使用者介面部51。
又，製程控制器50係連接至記憶部52，其係連線而儲存有以製程控制器50來針對電漿蝕刻裝置100所執行之各種處理進行控制用的控制程式(軟體)或處理條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的指示等將任意之製程配方從記憶部52叫出並以製程控制器50來執行，便可於製程控制器50之控制下以電漿處理裝置100來進行所期望之處理。又，控制程式與處理條件資料等製程配方可儲存於電腦可讀取之記憶媒體(例如CD-ROM、硬碟、軟碟、快閃記憶體等)，再從記憶媒體，抑或從其他裝置處透過例如專用回線而儲存於記憶部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蝕刻裝置的電漿蝕刻方法。
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101內部，使得昇降銷(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，並以靜電夾持器111來靜電保持該晶圓W。
如圖5(a)所示，該晶圓W(基板11)之上方面係已形成有圖樣化之蝕刻遮罩12。蝕刻遮罩12係由SiO2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D2係各自代表蝕刻遮罩12中圖樣密度較高的區域，而I1以及I2則各自代表蝕刻遮罩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內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)及電漿氣體(例如Ar氣體)。又，藉由排氣裝置24來使得處理容器101內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內部時，會從槽孔板31之微波放射孔32處經由微波穿透板28而將該微波導入至槽孔板31下方的處理空間(電漿空間)SP內。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，再藉由活性化後的蝕刻氣體來進行電漿蝕刻。
使用本實施形態之電漿蝕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113d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105供給交流偏壓電功率之時間與交流電源113b向載置台105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向載置台105供給交流偏壓電功率之時間的比例為0.5以下。以下說明中，交流電源113b供給交流偏壓電功率的時間稱作ON時間，且交流電源113b限制或停止供給交流偏壓電功率的時間則稱作OFF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。其中，促進晶圓W蝕刻之製程係於ON時間T1(圖4A)的期間內，從交流電源113b(偏壓電功率供給機構)向載置台105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蝕刻之製程係於OFF時間T2(圖4A)的期間內，從交流電源113b將較交流偏壓電功率P1(第1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P1來妨礙晶圓W蝕刻。前述控制係以相對於ON時間T1與OFF時間T2之總合時間(T1+T2)，使得ON時間T1之比例(T1/(T1+T2))的工作時間比為0.5以下之方式來進行的。即，如圖4A所 示，使得T1≦T2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。
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，本實施形態之電漿蝕刻方法的主要效果係藉由以蝕刻所產生的反應生成物不會附著於矽基板(半導體晶圓)而逐次地將反應生成物排出的方式所達成。
具體說明，偏壓電功率控制機構113d於圖4A所示ON時間T1的期間內，係使得交流電源113b向載置台105供給交流偏壓電功率P1的方式來進行控制。該ON時間T1的期間如圖4B(a)所示，係可促進晶圓W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。其次，偏壓電功率控制機構113d於圖4A所示OFF時間T2的期間內，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OFF時間T2的期間內能減少反應生成物R，故可減低附著物的量。因此，無關於蝕刻遮罩之圖樣密度，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的期間內使得於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+T2))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。
另一方面，如果欲使得反應生成物R不會附著於矽基板(半導體晶圓)處，亦可考慮例如增加蝕刻氣體及電漿氣體之氣體供給量來增加處理容器內排氣之排氣量的方法，抑或藉由在HBr或Cl2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。
但是，增加蝕刻氣體及電漿氣體之氣體供給量來增加處理容器內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消耗電功率、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Cl2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，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。
因此，依本實施形態之電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置，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況，就關於溝槽形狀與工作時間比的依存性，實際地進行電漿蝕刻方法來形成溝槽，並量測該溝槽形狀而進行評價，參考圖6至圖9來說明其評價結果。
工作時間比以外之蝕刻條件如下所述。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。處理容器內的壓力為100mTorr。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0W。基板溫度為60℃。ON時間T1與OFF時間T2交互地反覆執行的反覆頻率為10Hz。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進行蝕刻後，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)所示蝕刻遮罩12之圖樣密度較高的區域D2，I2係相當於圖5(b)所示蝕刻遮罩12之圖樣密度較低的區域I2。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高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θT。
以上，定義底層溝槽比RsT與錐度角θT後，於0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0範圍內改變工作時間比所形成的溝槽形狀如圖8A及圖8B所示。此處，工作時間比1.0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)各自顯示蝕刻遮罩中，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)係顯示蝕刻遮罩中，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。
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以下之範圍內，皆可使得底層溝槽比達0.05以下(即，約略為0)。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0.5以下之範圍內，皆能使得錐度角達85°以上，特別是於工作時間比為0.3以上且0.5以下之範圍內，錐度角可達86°以上(即，約略呈90°)。
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0.5以下，特別是(較佳地)工作時間比為0.3以上且0.5以下之範圍內，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0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0進行變化 時的蝕刻率係如圖9所示。圖9(a)係顯示蝕刻遮罩中圖樣密度較高區域的蝕刻率Rd相對於蝕刻遮罩中圖樣密度較低區域的蝕刻率Ri之比例。圖9(b)係晶圓W中心部的蝕刻率Rc相對於晶圓W周緣部的蝕刻率Re之比例。
如圖9(a)及圖9(b)所示，工作時間比為0.5以下之區域內，無關蝕刻遮罩之圖樣密度，且無論是晶圓W之中心部或周緣部的蝕刻率皆相等。
以上，本實施形態之電漿蝕刻方法中，以使得ON時間T1相對於總合時間T1+T2的工作時間比為0.5以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作為蝕刻氣體，且使得Ar/HBr流量比為850/300sccm。處理容器內之壓力為10mTorr。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℃。ON時間T1與OFF時間T2之工作時間比(T1/(T1+T2))為0.5。
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10A(a)及圖10A(b)所示，無關圖樣密度，且無論是晶圓W之中心部或周緣部，當反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下之範圍內，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10Hz之範圍內，可使其達到0.05以下(即，約略為0)。又，如圖 10B(c)及圖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以下之範圍內，能使得錐度角達85°以上，特別是當反覆頻率為接近10Hz之範圍內，能使得錐度角達86°以上(即，約略呈90°)。
又，如圖10A(a)至圖10B(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200Hz以下，特別是(較佳地)當反覆頻率為接近10Hz之範圍內，能減少底層溝槽比，且大幅增加錐度角。
以上，本實施形態之電漿蝕刻方法中，交互地反覆執行ON時間與OFF時間的反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下，更佳地為接近10Hz之情況，無論晶圓中心或周緣部的任何位置，且無關蝕刻遮罩之圖樣密度，皆能使得底層溝槽比、錐度角約略保持一定。
(壓力依存性)
其次，參考圖11及圖12來說明有關使用本實施形態電漿蝕刻方法之情況，溝槽形狀之處理容器內壓力依存性。
處理容器內壓力以外的蝕刻條件係如下所述。以Ar作為電漿氣體，以HBr作為蝕刻氣體，Ar/HBr流量比為850/300sccm。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0W。基板溫度為60℃。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ON時間T1與OFF時間T2的反覆頻率為10Hz。
此處，處理容器內壓力在25mTorr以上且100mTorr以下之範圍內進行變化之情況下，溝槽形狀之壓力依存性係如圖11所示。圖11(a)及圖11(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100mTorr以下之範圍內，皆能使得底層溝槽比達0.25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100mTorr以下之範圍內，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10mTorr以上且130mTorr以下之範圍內進行變化之情況，為了調查標準化後之側壁蝕刻寬度所進行的實驗。圖12(a)係顯示溝槽形成後之剖面圖，藉以說明側壁蝕刻寬度之定義。圖12(b)係以溝槽間之壁寬度A來針對圖12(a)中側壁寬度B進行標準化，並顯示該標準化後之側壁蝕刻寬度的壓力依存性。
如圖12(b)所示，當處理容器內壓力為10mTorr以上且20mTorr以下之範圍內，標準化後之側壁蝕刻寬度會達0.3以上，圖12(a)亦顯示，代表溝槽側壁的凹陷較大。據信此乃因為，在壓力較低之範圍內，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，使得溝槽側壁亦受到橫向蝕刻而促進了等方性蝕刻。
另一方面，如圖12(b)所示，當處理容器內壓力為40mTorr以上且130mTorr以下之範圍內，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，在壓力較高之範圍內，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，亦考慮側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。
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OFF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100mTorr更高壓力範圍內，底層溝槽比及錐度角幾乎未顯現出壓力依存性，而與壓力100mTorr的結果值幾乎為相同的數值。據信此乃因為，於較 100mTorr更高壓力範圍內，即使於例如數Torr之情況亦可使電漿穩定地存在。又，當處理容器內壓力於較130mTorr更高的範圍內，蝕刻寬度幾乎未顯示出壓力依存性，而與壓力130mTorr之結果值幾乎為相同的數值。據信此乃因為，活性化後之蝕刻氣體分子於較高壓力範圍內，為了較短的平均自由路徑，而適度地使其喪失活性，故側壁蝕刻寬度係幾乎為零，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，處理容器內壓力為40mTorr以上者即可，較佳為70mTorr，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內，供給從RLSA所放射之微波電功率來進行蝕刻。相較於ECR電漿方式、CCP(Capacitively Coupled Plasma)電漿方式等其他電漿激發方式，該RLSA微波電漿方式能於更廣之壓力範圍內產生電漿。因此，依本實施形態之電漿蝕刻方法，於40mTorr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70mTorr者較佳，為70mTorr以上且130mTorr以下者更佳，藉此無論是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，皆能使得底層溝槽比、錐度角約略保持一定，同時能使得側壁蝕刻寬度接近至0。
(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表。
處理容器內壓力以外之蝕刻條件係如下所述。以Ar作為電漿氣體，以HBr作為蝕刻氣體。處理容器內壓力為100mTorr。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0W。基板溫度為60℃。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ON時間T1與OFF時間T2的反覆頻率為10Hz。
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)之範圍內進行變化時，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，無關蝕刻圖樣密度，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以下之範圍內，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，無關蝕刻圖樣密度，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以下之範圍內，能使得錐度角達80°以上，特別是當總合流量接近1150sccm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，蝕刻氣體(HBr氣體)之氣體流量為150sccm以上且600sccm以下，更佳地電漿氣體(Ar氣體)之氣體流量為接近850sccm，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，於申請專利範圍內所記載之本發明宗旨的範圍內，亦可進行各種變形、變更。
又，本發明亦可敘述如下。
即，本發明之一樣態係提供一種電漿蝕刻方法，其係包含：於具有由能讓微波穿透的介電體所形成之微波穿透板、設置 於該穿透板上且具有複數個貫通孔的介電體所形成之槽孔板、以及設置於該槽孔板上的介電體所形成之介電體板的處理容器(可進行減壓)內所設置的載置台上載置被處理體；將蝕刻氣體供給至該處理容器內；讓處理容器內部維持於特定壓力；讓特定頻率之微波依序穿透該介電體板、該槽孔板、以及該微波穿透板而導入至該處理容器內，藉以在該處理容器內產生電漿；相對於針對該載置台以第1電功率供給交流偏壓的第1期間與針對該載置台以較該第1電功率更小之第2電功率來供給該交流偏壓的第2期間之總合期間，使得該第1期間之比例為0.1至0.5的範圍內之方式來反覆地執行該第1期間與該第2期間，藉以針對該載置台供給該交流偏壓。
又，前述樣態之電漿蝕刻方法中，供給交流偏壓步驟時，第1期間與第2期間於1Hz至200Hz範圍之反覆頻率而反覆進行即可。
又，前述任一樣態之電漿蝕刻方法中，供給交流偏壓步驟時，第2電功率可為零。
再者，前述任一樣態之電漿蝕刻方法中，前述特定壓力為40mTorr以上者為佳，為70mTorr以上者更佳。
又再者，前述任一樣態之電漿蝕刻方法中，更包含有供給電漿氣體步驟。此時，電漿氣體之供給量為1700sccm以下者為佳。 又，蝕刻氣體之供給量為600sccm以下者為佳。
又，前述實施形態範例係以半導體晶圓作為被處理體來進行說明，但非限定於此，本發明亦可適用於LCD基板、玻璃基板、陶瓷基板等。
本申請案係根據2008年11月13日於日本提出之日本專利申請第2008-291370號而主張其優先權，並引用其全部內容。
8‧‧‧擋板
8a‧‧‧排氣孔
15‧‧‧氣體導入組件
19‧‧‧排氣空間
20‧‧‧氣體管線
21‧‧‧質量流量控制器
22‧‧‧開關閥門
23‧‧‧排氣管
24‧‧‧排氣裝置
25‧‧‧搬出入口
26‧‧‧閘閥
27‧‧‧支撐部
28‧‧‧微波穿透板
29‧‧‧密封組件
31‧‧‧槽孔板
32‧‧‧微波放射孔
32a‧‧‧貫通孔
33‧‧‧慢波材
34‧‧‧屏蔽蓋體
34a‧‧‧冷卻水流路
35‧‧‧密封組件
36‧‧‧開口部
37‧‧‧導波管
37a‧‧‧同軸導波管
37b‧‧‧矩形導波管
37c‧‧‧外部導體
38‧‧‧匹配電路
39‧‧‧微波產生裝置
40‧‧‧模式變換器
41‧‧‧中心導體
50‧‧‧製程控制器
51‧‧‧使用者介面部
52‧‧‧記憶部
68‧‧‧氣體通道
69‧‧‧氣體入口
70‧‧‧開關閥門
71‧‧‧質量流量控制器
100‧‧‧電漿蝕刻裝置
101‧‧‧處理容器
103‧‧‧絕緣板
105‧‧‧載置台
111‧‧‧靜電夾持器
112‧‧‧電極
113a‧‧‧直流電源
113b‧‧‧交流電源
113c‧‧‧電容
113d‧‧‧偏壓電功率控制機構
114‧‧‧氣體通道
115‧‧‧對焦環
116‧‧‧第1氣體供給機構
117‧‧‧Ar氣體供給源
118‧‧‧HBr氣體供給源
122‧‧‧第2氣體供給機構
W‧‧‧晶圓

Claims (9)

  1. 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：處理容器，係於頂部形成一開口且其內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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該微波產生裝置，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；第一氣體供給機構，係形成為環狀而設置於該處理容器的側壁中，將第一處理氣體供給至該處理容器內，具有氣體供給部；第二氣體供給機構，係將第二處理氣體供給至該處理容器內，具有氣體通路，該氣體通路係貫通該微波穿透板；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力；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；該方法包含以下步驟：藉由該第一氣體供給機構，從該處理容器之該側壁來供給該第一處理氣體之步驟；藉由該第二氣體供給機構，從該微波穿透板供給該第二處理氣體之步驟；利用該微波供給機構來產生該微波之步驟；經由設置在該槽孔板之該複數個貫通孔、以及該微波穿透板來將該微波導入至該處理容器內之步驟；以及 該偏壓電功率控制機構係對該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0.3以上且0.5以下之方式來控制該交流偏壓電功率之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中該偏壓電功率控制機構於交互並反覆地進行該交流偏壓電功率的供給與停止供給時的反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中該處理容器內的壓力為40mTorr以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中該處理容器內的壓力為70mTorr以上。
  5. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，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內之該蝕刻氣體的流量為600sccm以下，供給至該處理容器內之該電漿氣體的流量為1700sccm以下。
  6. 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內部可進行真空排氣；載置台，係設置於該處理容器內以載置被處理體；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內；排氣機構，係使得該處理容器內部保持於特定壓力；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，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0.3以上且0.5以下之方式來控制該交流偏壓電功率；該偏壓電功率控制機構於交互並反覆地進行該交流偏壓電功率的供給與停止供給時的反覆頻率為1Hz以上且200Hz以下。
  7. 如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該處理容器內的壓力為40mTorr以上。
  8. 如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置，其中該處理容器內的壓力為70mTorr以上。
  9. 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。
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