TWI833873B - 膜之蝕刻方法 - Google Patents
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Abstract
本發明旨在提供一種方法，其可抑制因膜的蝕刻所造成之遮罩膜厚的減少。於一實施形態中，提供對基板的膜進行蝕刻之方法。基板具有膜和設於該膜上的遮罩。該方法包含於遮罩的頂面上選擇性地形成沉積物之步驟。該方法更包含於形成沉積物之步驟後，對膜進行蝕刻之步驟。該蝕刻步驟包含：於基板上，形成處理氣體的電漿中所含之化學物種的層之步驟。蝕刻步驟更包含：為了使化學物種與膜反應，而從惰性氣體的電漿將離子供給至基板之步驟。
Description
本發明所例示之實施形態係關於膜之蝕刻方法。
於電子元件之製造中，對基板的膜進行蝕刻。基板於膜上具有遮罩。藉由蝕刻，將遮罩的圖案轉印至膜。如專利文獻1或專利文獻2所記載，蝕刻可藉由使用電漿處理裝置而進行。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-173240號公報
[專利文獻2]日本特開2018-98480號公報
[發明欲解決之問題]
本發明旨在抑制因膜的蝕刻所造成之遮罩膜厚的減少。
[解決問題之方法]
於一例示的實施形態中，提供一種對基板的膜進行蝕刻之方法。該方法包含：準備具有膜和設於該膜上的遮罩之基板之步驟。該方法更包含：於遮罩頂面上選擇性地形成沉積物之步驟。該方法更包含：於形成沉積物之步驟後，對膜進行蝕刻之步驟。該蝕刻步驟包含：於基板上形成處理氣體的電漿中所含之化學物種的層之步驟。該蝕刻步驟更包含：為了使化學物種與膜反應，而從惰性氣體的電漿將離子供給至基板之步驟。
[發明效果]
依據一例示的實施形態，能抑制因膜的蝕刻所造成之遮罩膜厚的減少。
以下，說明各種例示的實施形態。
於一例示的實施形態中，提供一種對基板的膜進行蝕刻之方法。該方法包含：準備具有膜和設於該膜上的遮罩之基板之步驟。該方法更包含：於遮罩頂面上選擇性地形成沉積物之步驟。該方法包含：於形成沉積物之步驟後，對膜進行蝕刻之步驟。該蝕刻步驟包含：於基板上形成處理氣體的電漿中所含之化學物種的層之步驟。該蝕刻步驟更包含：為了使化學物種與膜反應，而從惰性氣體的電漿將離子供給至基板之步驟。依據此實施形態，藉由選擇性地形成於遮罩頂面上的沉積物，使遮罩於膜的蝕刻中受到保護。因此，可抑制因膜的蝕刻所造成之遮罩膜厚的減少。又，因沉積物係選擇性地形成於遮罩頂面上，故可抑制因沉積物所造成之膜的蝕刻效率的下降。
於一例示的實施形態中，基板的膜亦可為含矽膜。處理氣體亦可包含鹵素元素及碳。於一例示的實施形態中，惰性氣體亦可包含稀有氣體。
於另一例示的實施形態中，提供一種對基板的膜進行蝕刻之方法。該方法包含：準備具有膜和設於該膜上的遮罩之基板之步驟。該方法包含：於遮罩頂面上選擇性地形成沉積物之步驟。該方法：包含於形成沉積物之步驟後，對膜進行蝕刻之步驟。該蝕刻步驟包含：藉由來自第1處理氣體的電漿的離子，將包含膜之露出的表面之膜之至少一部分加以改質之步驟。於該改質步驟中，從膜之至少一部分形成改質區。該蝕刻步驟更包含：藉由來自第2處理氣體的電漿的化學物種，選擇性地蝕刻改質區之步驟。依據此實施形態，藉由選擇性地形成遮罩頂面上的沉積物，使遮罩於膜的蝕刻中受到保護。因此，可抑制因膜的蝕刻所造成之遮罩膜厚的減少。又，因沉積物係選擇性地形成於遮罩頂面上，故可抑制因沉積物所造成之膜的蝕刻效率的下降。
於一例示的實施形態中，基板的膜亦可為矽氮化膜。此實施形態中，第1處理氣體亦可包含含氫氣體，第2處理氣體亦可包含含氟氣體及氫氣。
於一例示的實施形態中，基板的膜亦可為碳化矽膜。此實施形態中，第1處理氣體亦可包含含氮氣體，第2處理氣體亦可包含含氟氣體及氫氣。
於一例示的實施形態中，亦可設定沉積物的厚度，以使來自第1處理氣體的電漿的離子不會貫穿沉積物而到達遮罩。
於一例示的實施形態中，形成沉積物之步驟，可於在電漿處理裝置的腔室內收容有基板之狀態下執行。於形成沉積物之步驟中，亦可於腔室內形成包含碳氫化合物氣體和調整沉積物的量的調整氣體之混合氣體的電漿。於此實施形態中，可於遮罩頂面上形成含有混合氣體的電漿中所含之碳的沉積物。
於一例示的實施形態中，形成沉積物之步驟，可於在電漿處理裝置的腔室內收容有基板之狀態下執行。形成沉積物之步驟，亦可包含：對腔室內供給包含含矽氣體和調整沉積物的量的調整氣體之混合氣體之步驟。形成沉積物之步驟，亦可更包含：對腔室內供給調整氣體之步驟。可交替重複進行供給混合氣體之步驟和供給調整氣體之步驟。為了於供給混合氣體之步驟的執行中於腔室內從混合氣體產生電漿，並於供給調整氣體之步驟的執行中於腔室內從調整氣體產生電漿，亦可供給射頻電力。
於一例示的實施形態中，電漿處理裝置具備：腔室、基板支持器、上部電極、第1射頻電源及第2射頻電源。基板支持器構成為具有下部電極，且於腔室內支持基板。上部電極隔著腔室內的空間設於基板支持器的上方。第1射頻電源電性連接於上部電極，且產生第1射頻電力。第2射頻電源電性連接於下部電極，且產生具有較第1射頻電力的頻率為低的頻率之第2射頻電力。
以下，參考圖式，詳細說明各種例示的實施形態。又，對於各圖式中相同或相當的部分，賦予相同符號。
圖1係一例示的實施形態之方法的流程圖。圖1所示方法MT，係為了對基板的膜進行蝕刻而執行。方法MT可包含步驟STa。於步驟STa中，準備基板。圖2係一例的基板的部分放大剖面圖。可將方法MT應用於圖2所示一例的基板W。基板W具有膜EF及遮罩MK。基板W可更具備基底區UR。膜EF設於基底區UR上。膜EF可為含矽膜。膜EF可為例如矽氧化膜、矽氮化膜或碳化矽膜。
遮罩MK設於膜EF上。遮罩MK已圖案化。亦即，遮罩MK提供一個以上的開口。遮罩MK由與膜EF的材料相異的材料所形成。遮罩MK可由含矽膜、有機膜或含金屬膜所形成。含矽膜可由矽、氧化矽或氮化矽所形成。有機膜可由非晶系碳、光阻材料所形成。含金屬膜可由鈦、鉭、鎢或此等金屬中任一者之氮化物或氧化物所形成。
於一實施形態中，亦可於膜EF形成與遮罩MK的開口相連續的開口。膜EF的開口可藉由例如電漿蝕刻而形成。
於一實施形態中，方法MT的執行可使用單一電漿處理裝置。圖3係可用於執行圖1所示方法之一例的電漿處理裝置的概略圖。圖3所示電漿處理裝置1，係電容耦合型的電漿處理裝置。電漿處理裝置1具備腔室10。於腔室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具有大致圓筒狀。內部空間10s係提供於腔室本體12的內側。腔室本體12由如鋁等導體所形成。腔室本體12為接地。於腔室本體12的內壁面，設有具有耐腐蝕性的膜。具有耐腐蝕性的膜，可為如氧化鋁、氧化釔等陶瓷所形成的膜。
於腔室本體12的側壁，形成有通路12p。基板W於被搬運於內部空間10s與腔室10外部之間時，通過通路12p。通路12p能藉由閘閥12g進行開閉。閘閥12g係沿著腔室本體12的側壁設置。
於腔室本體12的底部上，設有支持部13。支持部13由絕緣材料所形成。支持部13具有大致圓筒狀。支持部13於內部空間10s中，從腔室本體12的底部往上方延伸。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內亦即內部空間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設於腔室10內。基板支持器14可更具有電極板16。電極板16由例如鋁等導體所形成，具有大致圓盤狀。下部電極18設於電極板16上。下部電極18由例如鋁等導體所形成，具有大致圓盤狀。下部電極18電性連接於電極板16。
靜電吸盤20設於下部電極18上。於靜電吸盤20的頂面上，載置有基板W。靜電吸盤20具有本體及電極。靜電吸盤20的本體由介電體所形成。靜電吸盤20的電極係膜狀的電極，設於靜電吸盤20的本體內。靜電吸盤20的電極，經由開關20s而連接至直流電源20p。當對靜電吸盤20的電極施加來自直流電源20p的電壓，則於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電吸力。藉由所產生的靜電吸力，基板W被吸附至靜電吸盤20而由靜電吸盤20所保持。
於基板支持器14上，配置有聚焦環FR。聚焦環FR並無限定可由矽、碳化矽或石英所形成。於腔室10內進行基板W的處理時，將基板W配置於靜電吸盤20上且由聚焦環FR所圍的區域內。
於下部電極18的內部，設有流路18f。從急冷器單元22經由配管22a對流路18f供給熱更換介質(例如冷媒)。急冷器單元22設於腔室10的外部。供給至流路18f的熱更換介質經由配管22b返回至急冷器單元22。於電漿處理裝置1中，載置於靜電吸盤20上的基板W的溫度，可藉由熱更換介質與下部電極18的熱更換加以調整。
電漿處理裝置1可更具備氣體供給管線24。氣體供給管線24將導熱氣體(例如He氣體)供給至靜電吸盤20頂面與基板W背面之間。將導熱氣體從導熱氣體供給機構供給至氣體供給管線24。
電漿處理裝置1更具備上部電極30。上部電極30設於基板支持器14的上方。上部電極30經由構件32而支持於腔室本體12的上部。構件32由具有絕緣性的材料所形成。上部電極30與構件32使腔室本體12的上部開口封閉。
上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34的底面係內部空間10s側之底面，區隔出內部空間10s。頂板34由含矽材料所形成。頂板34由例如矽或碳化矽所形成。於頂板34，形成有複數之氣體噴出孔34a。複數之氣體噴出孔34a於板厚方向貫穿頂板34。
支持體36可自由裝卸地支持頂板34。支持體36由如鋁等導電性材料所形成。於支持體36的內部，設有氣體擴散室36a。於支持體36，形成有複數之氣體孔36b。複數之氣體孔36b從氣體擴散室36a往下方延伸。複數之氣體孔36b各自連通至複數之氣體噴出孔34a。於支持體36，形成有氣體導入口36c。氣體導入口36c連接至氣體擴散室36a。於氣體導入口36c，連接有氣體供給管38。
氣體供給管38經由閥組41、流量控制器組42及閥組43，而連接有氣源組40。氣源組40、閥組41、流量控制器組42及閥組43，構成氣體供給部GS。氣源組40含有複數之氣體源。氣源組40的複數之氣體源，包含於方法MT所利用的複數之氣體的來源。閥組41及閥組43，各自包含複數之開關閥。流量控制器組42包含複數之流量控制器。流量控制器組42的複數之流量控制器，各自為質量流量控制器或壓力控制式的流量控制器。氣源組40的複數之氣體源，各自經由閥組41所對應的開關閥、流量控制器組42所對應的流量控制器及閥組43所對應的開關閥，而連接至氣體供給管38。
於電漿處理裝置1中，沿著腔室本體12的內壁面自由裝卸地設置遮蔽件46。將遮蔽件46亦設於支持部13的外周。遮蔽件46防止電漿處理的副產物附著於腔室本體12。遮蔽件46例如藉由於由鋁所形成的構件的表面形成具有耐腐蝕性的膜而構成。具有耐腐蝕性的膜，可為由如氧化釔等陶瓷所形成的膜。
於支持部13與腔室本體12的側壁之間，設有擋板48。擋板48例如藉由於由鋁所形成的構件的表面形成具有耐腐蝕性的膜而構成。具有耐腐蝕性的膜，可為由如氧化釔等陶瓷所形成的膜。於擋板48，形成有複數之貫穿孔。於擋板48的下方且腔室本體12的底部，設有排氣口12e。排氣口12e經由排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有如壓力調整閥及渦輪分子泵等真空泵。
電漿處理裝置1更具備第1射頻電源62及第2射頻電源64。第1射頻電源62係產生第1射頻電力的電源。第1射頻電力於一例中，具有適於產生電漿的頻率。第1射頻電力的頻率係例如27MHz~100MHz範圍內的頻率。於一例中，第1射頻電力的頻率可為60MHz。第1射頻電源62經由匹配器66及電極板16而連接至上部電極30。匹配器66具有用以將第1射頻電源62的輸出阻抗與負載側(上部電極30側)的阻抗加以整合的電路。又，第1射頻電源62亦可經由匹配器66而連接至下部電極18。
第2射頻電源64係產生第2射頻電力的電源。第2射頻電力具有較第1射頻電力的頻率為低的頻率。第2射頻電力可用作為用以將離子導入至基板W的偏壓用的射頻電力。第2射頻電力的頻率係例如400kHz~40MHz範圍內的頻率。於一例中，第2射頻電力的頻率可為40MHz。第2射頻電源64經由匹配器68及電極板16而連接至下部電極18。匹配器68具有用以將第2的射頻電源64的輸出阻抗與負載側(下部電極18側)的阻抗加以整合的電路。又，電漿處理裝置1亦可僅具備第1射頻電源62及第2射頻電源64中之任一者。
電漿處理裝置1更具備控制部MC。控制部MC可為具備處理器、如記憶體等記錄部、輸入裝置、顯示器、信號的輸出入介面等的電腦。控制部MC控制電漿處理裝置1的各部。藉由控制部MC，操作員為了管理電漿處理裝置1可使用輸入裝置進行指令的輸入操作等。又，藉由控制部MC，可利用顯示器使電漿處理裝置1的運轉狀況以視覺化顯示。再者，於控制部MC的記錄部，儲存有控制程式及配方資料。為了於電漿處理裝置1執行各種處理，可藉由控制部MC的處理器執行控制程式。控制部MC的處理器執行控制程式，藉由依照配方資料控制電漿處理裝置1的各部，可於電漿處理裝置1執行方法MT。
再次參考圖1，針對方法MT進行詳細說明。於以下說明中，以使用電漿處理裝置1將方法MT應用於基板W的情形為例，說明方法MT。於以下說明中，除了圖1之外，亦參考圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)及圖4(d)。圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)及圖4(d)，各自係步驟ST1執行後的狀態、步驟ST21執行後的狀態、步驟ST22執行後的狀態及方法MT執行後的狀態中之一例的基板的部分放大剖面圖。
如圖1所示，方法MT包含步驟ST1和步驟ST2。於一實施形態中，方法MT係於藉由靜電吸盤20將基板W保持於腔室10內的狀態下執行。
於步驟ST1中，如圖4(a)所示，將沉積物DP選擇性地形成於遮罩MK的頂面TS上。於步驟ST1中，將沉積物形成於遮罩MK的側面和從遮罩MK露出的膜EF的表面上，實質上受到抑制。例如，於步驟ST1中，開口的深寬比為1以上的情形時，於膜EF的表面(區隔出該開口的底部之膜EF的表面)上，不會形成沉積物。在此，開口係遮罩MK的開口或從遮罩MK連續至膜EF之內部的開口。於一例中，(沉積物DP的厚度)/(開口的寬度)可為1以上，亦可為2以下。於步驟ST1中，沉積物DP可藉由使用原料氣體之電漿處理而形成。於一實施形態中，沉積物DP可藉由使用包含原料氣體的混合氣體之電漿處理而形成。
於一實施形態的步驟ST1中，原料氣體係使用含碳氣體例如碳氫化合物氣體。於一實施形態的步驟ST1中，包含含碳氣體和調整氣體之混合氣體的電漿，於腔室10內形成。碳氫化合物氣體例如為CH4
氣體。調整氣體係調整沉積物DP的量之氣體。調整氣體例如為含氮氣體。含氮氣體例如為氮氣(N2
氣體)或NH3
氣體。於此實施形態中，將含有混合氣體的電漿中所含之碳的化學物種，選擇性地沉積於遮罩MK的頂面TS上，而形成沉積物DP。
於另一實施形態的步驟ST1中，原料氣體係使用含矽氣體。於一實施形態的步驟ST1中，於腔室10內形成包含含矽氣體和調整氣體之混合氣體的電漿。含矽氣體例如為胺基矽烷氣體。調整氣體係將所形成的沉積物DP的厚度加以調整的氣體。調整氣體包含稀有氣體或含氮氣體。稀有氣體例如為氬氣或氦氣。含氮氣體例如為氮氣(N2
氣體)或NH3
氣體。調整氣體亦可更包含鹵素系氣體(含有鹵素元素之氣體)。於此實施形態中，將含有混合氣體的電漿中所含之矽的化學物種，選擇性地沉積於遮罩MK的頂面TS上，而形成沉積物DP。於此實施形態的步驟ST1中，沉積物DP例如可含有矽、氧及碳。沉積物DP例如由SiOC所形成。於此實施形態中，膜EF例如為矽氮化膜或碳化矽膜。
為了步驟ST1的執行，控制部MC控制氣體供給部GS，以將混合氣體供給至腔室10內。控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。步驟ST1中，亦可僅供給第1射頻電力及第2射頻電力中之第2射頻電力。
以下，參考圖5及圖6。圖5係一例示的實施形態之方法中之步驟ST1的流程圖。圖6係與圖5所示步驟ST1相關之一例的時序圖。圖6中，橫軸表示時間。圖6中，縱軸表示射頻電力、含矽氣體的流量及調整氣體的流量。
於一實施形態的步驟ST1中，交替重複進行步驟ST11和步驟ST12。於步驟ST1中，執行步驟S13，以判定停止條件是否滿足。停止條件於步驟ST11和步驟ST12的重複次數達到既定次數時滿足。當於步驟ST13中判定停止條件未滿足時，則再次執行步驟ST11和步驟ST12。另一方面，當於步驟ST13中判定停止條件已滿足時，則步驟ST1結束。
於步驟ST11中，對腔室10內供給混合氣體。混合氣體包含含矽氣體和調整氣體。於步驟ST12中，對腔室10內供給調整氣體。於步驟ST12的執行中，停止將含矽氣體供給至腔室10內。含矽氣體例如為胺基矽烷氣體。調整氣體係調整所形成的沉積物DP厚度的氣體。調整氣體包含稀有氣體或含氮氣體。稀有氣體例如為氬氣或氦氣。含氮氣體例如為氮氣(N2
氣體)或NH3
氣體。調整氣體亦可更包含鹵素系氣體(含鹵素元素的氣體)。於步驟ST11的執行中，於腔室10內產生混合氣體的電漿。於步驟ST11中，藉由含矽氣體的解離而產生的化學物種沉積於遮罩MK的頂面TS上。於步驟ST12的執行中，腔室10內產生調整氣體的電漿。於步驟ST12中，於遮罩MK的頂面TS上延伸的化學物種，與來自調整氣體(例如，含氮氣體)的電漿的離子反應。結果，形成沉積物DP。
步驟ST11中之射頻電力的功率位準，亦可低於步驟ST12中之射頻電力的功率位準。於步驟ST11和步驟ST12中，將第1射頻電力和第2射頻電力中之二者或一者，用作為射頻電力。於一實施形態中，僅將第1射頻電力用作為射頻電力。又，步驟ST11中之射頻電力的功率位準，亦可與步驟ST12中之射頻電力的功率位準實質相等。
為了執行步驟ST11，控制部MC控制氣體供給部GS，以將混合氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST11，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST11，控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。
為了執行步驟ST12，控制部MC控制氣體供給部GS，以將調整氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST12，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST12，控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。
再次參考圖1。於方法MT中，接著執行步驟ST2。於步驟ST2中，對膜EF進行蝕刻。圖7係一例的步驟ST2的流程圖。如圖7所示，於一實施形態中，步驟ST2包含步驟ST21和步驟ST22。
於步驟ST2中，亦可交替重複進行步驟ST21和步驟ST22。於此情形的步驟ST2中，執行步驟S23，以判定停止條件是否滿足。停止條件於步驟ST21和步驟ST22的重複次數達到既定次數時滿足。當於步驟ST23中判定停止條件未滿足時，則再次執行步驟ST21和步驟ST22。另一方面，當於步驟ST23中判定停止條件已滿足時，則步驟ST2結束。
於步驟ST21中，將處理氣體的電漿中所含之化學物種的層CL，形成於基板W上(參考圖4(b))。於一實施形態中，膜EF係含矽膜。膜EF例如為矽氧化膜。於此實施形態中，於步驟ST21所使用的處理氣體包含鹵素元素及碳。處理氣體包含例如氟碳化合物氣體。處理氣體亦可包含含氧氣體及/或稀有氣體。於步驟ST21中，來自處理氣體的電漿的化學物種(例如氟碳化合物)沉積於基板W上而形成層CL。
於步驟ST22中，為了使層CL內的化學物種與膜EF的構成材料反應，從惰性氣體的電漿將離子供給至基板W。惰性氣體可為如氬氣等稀有氣體。當從惰性氣體的電漿將離子供給至層CL，則促進層CL內的化學物種與膜EF的構成材料的反應，而排出反應生成物。結果，膜EF被蝕刻(參考圖4(c))。
為了執行步驟ST21，控制部MC控制氣體供給部GS，以將處理氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST21，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST21，控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。
為了執行步驟ST22，控制部MC控制氣體供給部GS，以將惰性氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST22，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST22，控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。
如圖1所示，亦可交替重複進行步驟ST1和步驟ST2。於此情形時，方法MT更包含圖1所示之步驟ST3。於步驟ST3中，判定停止條件是否滿足。停止條件於步驟ST1和步驟ST2的重複次數達到既定次數時滿足。當於步驟ST3中判定停止條件未滿足時，則再次執行步驟ST1和步驟ST2。另一方面，當於步驟ST3中判定停止條件已滿足時，則方法MT結束。於方法MT結束時，如圖4(d)所示，膜EF亦可為蝕刻成基底區UR露出的狀態。
依據方法MT，藉由選擇性地形成於遮罩MK的頂面TS上的沉積物DP，可使遮罩MK於膜EF的蝕刻中受到保護。因此，可抑制因膜EF的蝕刻所造成之遮罩MK的膜厚的減少。又，因沉積物DP係選擇性地形成於遮罩MK的頂面TS上，故可抑制因沉積物DP所造成之膜EF的蝕刻效率的下降。
以下，參考圖8、圖9(a)、圖9(b)、圖9(c)及圖9(d)。圖8係另一例的步驟ST2的流程圖。圖9(a)、圖9(b)、圖9(c)及圖9(d)，各自係步驟ST1執行後的狀態、步驟ST25執行後的狀態、步驟ST26執行後的狀態、方法MT執行後的狀態中之一例的基板的部分放大剖面圖。
於另一例示的實施形態中，方法MT的步驟ST2，亦可包含圖8所示之步驟ST25和步驟ST26。步驟ST25和步驟ST26亦可交替重複進行。於此情形的步驟ST2中，執行步驟ST27，以判定停止條件是否滿足。停止條件於步驟ST25和步驟ST26的重複次數達到既定次數時滿足。當於步驟ST27中判定停止條件未滿足時，則再次執行步驟ST25和步驟ST26。另一方面，當於步驟ST27中判定停止條件已滿足時，則步驟ST2結束。
於包含圖8所示之步驟ST2的方法MT中，膜EF可為矽氮化膜或碳化矽膜。於包含圖8所示之步驟ST2的方法MT中，於步驟ST1中，將沉積物DP同樣地形成於膜EF上(參考圖9(a))。
於步驟ST25中，藉由來自第1處理氣體的電漿的離子，使膜EF之至少一部分改質。膜EF之至少一部分係包含膜EF之露出的表面。藉由步驟ST25，從膜EF之至少一部分形成改質區MR(參考圖9(b))。
於膜EF為矽氮化膜的情形時，第1處理氣體可包含含氫氣體。含氫氣體例如為氫氣(H2
氣體)。於膜EF為碳化矽膜的情形時，第1處理氣體可包含含氮氣體。含氮氣體例如為氮氣(N2
氣體)或NH3
氣體。於步驟ST25中，為了使離子進入至膜EF的內部，除了利用第1射頻電力之外，再加上第2射頻電力，而將離子導入至膜EF。
於步驟ST26中，藉由來自第2處理氣體的電漿的化學物種，選擇性地蝕刻改質區MR。於膜EF為矽氮化膜的情形及膜EF為碳化矽膜的情形時，第2處理氣體包含含氟氣體及氫氣(H2
氣體)。含氟氣體例如為NF3
氣體。又，亦可利用其他含氟氣體。藉由來自第2處理氣體的電漿的化學物種，可抑制沉積物DP的蝕刻，而選擇性地蝕刻改質區MR。
為了執行步驟ST25，控制部MC控制氣體供給部GS，以將第1處理氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST25，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST25，控制部MC控制第1射頻電源62及第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及第2射頻電力。
為了執行步驟ST26，控制部MC控制氣體供給部GS，以將第2處理氣體供給至腔室10內。為了執行步驟ST26，控制部MC控制排氣裝置50，以將腔室10內的壓力設定成指定的壓力。為了執行步驟ST26，控制部MC控制第1射頻電源62及/或第2射頻電源64，以供給第1射頻電力及/或第2射頻電力。
於該方法MT結束時，如圖9(d)所示，膜EF亦可為蝕刻成基底區UR露出的狀態。
於一實施形態的步驟ST1中，亦可設定沉積物DP的厚度，以使來自第1處理氣體的電漿的離子不會貫穿沉積物DP而到達遮罩MK。沉積物DP的厚度，可藉由步驟ST1的處理時間及/或於步驟ST1所使用的射頻電力的功率位準的調整來控制。在此，參考圖10。圖10係氫離子在膜內所到達之距離表面的深度的計算結果之圖形。圖10中，橫軸表示氫離子在膜內所到達之距離表面的深度，縱軸表示氫離子的濃度。如圖10所示，氫離子進入至膜內的深度，隨著氫離子的能量的增加而變深。因此，藉由依於步驟ST2中供給至基板W的離子的能量，事先設定於步驟ST1所形成的沉積物DP的厚度，可抑制於步驟ST2離子貫穿沉積物DP而到達至遮罩MK。
以下，參考圖11。圖11係可用於執行圖1所示方法之一例的處理系統的概略圖。於一實施形態中，步驟ST1的執行中所使用之電漿處理裝置(以下，稱「第1電漿處理裝置1a」)及於步驟ST2的執行中所使用的電漿處理裝置(以下，稱「第2電漿處理裝置1b」)亦可彼此相異。此等電漿處理裝置亦可彼此透過真空搬運系統而連接。為了執行此實施形態的方法MT，可利用圖11所示之處理系統。
圖11所示之處理系統PS具備：台2a~2d、容器4a~4d、載入模組LM、對準器AN、裝載鎖定模組LL1、LL2、處理模組PM1~PM6、搬運模組TF及控制部MC。又，處理系統PS中之台個數、容器個數、裝載鎖定模組個數可為二以上之任意個數。又，處理模組個數可為二以上的任意個數。
台2a~2d沿著載入模組LM的一邊排列。容器4a~4d分別搭載於台2a~2d上。容器4a~4d各自為例如稱為FOUP(Front Opening Unified Pod；前開式晶圓傳送盒)的容器。容器4a~4d各自構成為將基板W收容於其內部。
載入模組LM具有腔室。將載入模組LM的腔室內的壓力設定為大氣壓。於載入模組LM的腔室內，設有搬運裝置TU1。搬運裝置TU1例如係多關節機器人，由控制部MC所控制。搬運裝置TU1構成為可於各容器4a~4d與對準器AN之間、對準器AN與各裝載鎖定模組LL1~LL2之間、各裝載鎖定模組LL1~LL2與各容器4a~4d之間搬運基板W。對準器AN連接於載入模組LM。對準器AN構成為進行基板W的位置的調整(位置的校準)。
裝載鎖定模組LL1及裝載鎖定模組LL2，各自設於載入模組LM與搬運模組TF之間。裝載鎖定模組LL1及裝載鎖定模組LL2，各自提供備用減壓室。
搬運模組TF經由閘閥而連接於裝載鎖定模組LL1及裝載鎖定模組LL2。搬運模組TF具有可減壓的搬運腔室TC。於搬運腔室TC內，設有搬運裝置TU2。搬運裝置TU2例如為多關節機器人，由控制部MC所控制。搬運裝置TU2構成為於各裝載鎖定模組LL1~LL2與各處理模組PM1~PM6之間、及處理模組PM1~PM6中任意二個處理模組之間，搬運基板W。
處理模組PM1~PM6各自係構成為進行專用的基板處理之處理裝置。處理模組PM1~PM6中之一處理模組，係第1電漿處理裝置1a。處理模組PM1~PM6中之另一處理模組，係第2電漿處理裝置1b。於圖11所示例中，處理模組PM1係第1電漿處理裝置1a，處理模組PM2係第2電漿處理裝置1b。於一實施形態中，第1電漿處理裝置1a及第2電漿處理裝置1b各自可為與電漿處理裝置1相同的電漿處理裝置。
上述搬運模組TF構成真空搬運系統。搬運模組TF構成為於第1電漿處理裝置1a與第2電漿處理裝置1b之間搬運基板。
控制部MC構成為於處理系統PS中控制該處理系統PS的各部，例如第1電漿處理裝置1a、第2電漿處理裝置1b及搬運模組TF。用以執行步驟ST1的第1電漿處理裝置1a之各部的控制部MC所進行的控制，與用以執行上述步驟ST1的電漿處理裝置1之各部的控制部MC所進行控制相同。用以執行步驟ST2的第2電漿處理裝置1b之各部的控制部MC所進行的控制，與用以執行上述步驟ST2的電漿處理裝置1之各部的控制部MC所進行的控制相同。
控制部MC於步驟ST1執行後、步驟ST2執行前，將基板W經由搬運模組TF之已減壓的腔室，從第1電漿處理裝置1a的腔室10的內部空間10s搬運至第2電漿處理裝置1b的腔室10的內部空間10s。為了進行此搬運，控制部MC控制搬運模組TF。亦即，於方法MT中，至少於步驟ST1的開始時點至步驟ST2的結束時點之間，基板W未暴露於大氣中。換言之，至少於步驟ST1的開始時點至步驟ST2的結束時點之間，在基板W所配置的環境中，未破壞真空而進行基板W處理。
以上，說明各種例示的實施形態，但不限於上述例示的實施形態，亦可有各種省略、置換及變更。又，可將相異實施形態中之要素加以組合而形成其他實施形態。
例如，於方法MT的執行中所使用之一個以上的電漿處理裝置，各自亦可為任意類型的電漿處理裝置。如此的電漿處理裝置，亦可為電感耦合型的電漿處理裝置、或為了產生電漿而使用如微波等表面波之電漿處理裝置。又，第1電漿處理裝置1a及第2電漿處理裝置1b，亦可為彼此相異類型的電漿處理裝置。
從以上說明當可理解，本發明的各種的實施形態如為了說明而於本說明書所述，於不超出本發明的範圍及主旨下可有各種變更。因此，本說明書所揭示之各種實施形態無意用於限定，真正的範圍及主旨示於附加的專利申請範圍。
1:電漿處理裝置
1a:第1電漿處理裝置
1b:第2電漿處理裝置
2a~2d:台
4a~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
20s:開關
20p:直流電源
22:急冷器單元
22a,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:氣源組
41:閥組
42:流量控制器組
43:閥組
46:遮蔽件
48:擋板
50:排氣裝置
52:排氣管
62:第1射頻電源
64:第2射頻電源
66,68:匹配器
AN:對準器
CL:層
DP:沉積物
EF:膜
FR:聚焦環
GS:氣體供給部
He:氦
LL1,LL2:裝載鎖定模組
LM:載入模組
MC:控制部
MK:遮罩
MR:改質區
MT:方法
PM1~PM6:處理模組
PS:處理系統
ST1,ST2,ST3:步驟
ST11,ST12,ST13:步驟
ST21,ST22,ST23,ST25,ST26,ST27:步驟
STa:步驟
TC:搬運腔室
TF:搬運模組
TS:頂面
TU1,TU2:搬運裝置
UR:基底區
W:基板
[圖1]一例示的實施形態之方法的流程圖。
[圖2]一例的基板的部分放大剖面圖。
[圖3]可用於執行圖1所示方法之一例的電漿處理裝置的概略圖。
[圖4]圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)及圖4(d)，各自係步驟ST1執行後的狀態、步驟ST21執行後的狀態、步驟ST22執行後的狀態、方法MT的執行後的狀態中之一例的基板的部分放大剖面圖。
[圖5]一例示的實施形態之方法中之步驟ST1的流程圖。
[圖6]與圖5所示步驟ST1相關之一例的時序圖。
[圖7]一例的步驟ST2的流程圖。
[圖8]另一例的步驟ST2的流程圖。
[圖9]圖9(a)、圖9(b)、圖9(c)及圖9(d)，各自係步驟ST1執行後的狀態、步驟ST25執行後的狀態、步驟ST26執行後的狀態、方法MT執行後的狀態中之一例的基板的部分放大剖面圖。
[圖10]氫離子在膜內所到達之距離表面的深度的計算結果之圖形。
[圖11]可用於執行圖1所示方法之一例的處理系統的概略圖。
MT:方法
ST1,ST2,ST3:步驟
STa:步驟
Claims (8)
- 一種膜之蝕刻方法，用來對基板的膜進行蝕刻，包含以下步驟：準備具有該膜和設於該膜上的遮罩之基板；於該遮罩的頂面上選擇性地形成沉積物；及於形成沉積物之該步驟之後，對該膜進行蝕刻；進行蝕刻之該步驟包含以下步驟：於該基板上，形成處理氣體的電漿中所含之化學物種的層；及為了使該化學物種與該膜反應，從惰性氣體的電漿將離子供給至該基板；形成沉積物之該步驟，係於將該基板收容於電漿處理裝置的腔室內之狀態下執行，於形成沉積物之該步驟中，在該腔室內形成包含含碳氣體及作為調整該沉積物之量的調整氣體的含氮氣體之混合氣體的電漿，於該遮罩的該頂面上形成含有該混合氣體的電漿中所含之碳的該沉積物。
- 如請求項1的膜之蝕刻方法，其中，該基板的該膜，係含矽膜，該處理氣體，係包含鹵素元素及碳的氣體。
- 一種膜之蝕刻方法，用來對基板的膜進行蝕刻，包含以下步驟：準備具有該膜和設於該膜上的遮罩之基板；於該遮罩的頂面上選擇性地形成沉積物；及 於形成沉積物之該步驟之後，對該膜進行蝕刻；進行蝕刻之該步驟包含以下步驟：藉由來自第1處理氣體的電漿的離子，將包含該膜之露出的表面之該膜的至少一部加以改質，並從該至少一部形成改質區；及藉由來自第2處理氣體的電漿的化學物種，選擇性地蝕刻該改質區；形成沉積物之該步驟，係於將該基板收容於電漿處理裝置的腔室內之狀態下執行，形成沉積物之該步驟包含以下步驟：對該腔室內供給包含含矽氣體和調整該沉積物之量的調整氣體之混合氣體；及對該腔室內供給該調整氣體；交替重複進行供給混合氣體之該步驟和供給調整氣體之該步驟，為了於供給混合氣體之該步驟的執行中，在該腔室內從該混合氣體產生電漿，且為了於供給調整氣體之該步驟的執行中，在該腔室內從該調整氣體產生電漿，而供給射頻電力。
- 如請求項3的膜之蝕刻方法，其中，該基板的該膜，係矽氮化膜，該第1處理氣體包含含氫氣體，該第2處理氣體包含含氟氣體和氫氣。
- 如請求項3的膜之蝕刻方法，其中，該基板的該膜，係碳化矽膜， 該第1處理氣體包含含氮氣體，該第2處理氣體包含含氟氣體和氫氣。
- 如請求項3~5中任一項的膜之蝕刻方法，其中，設定該沉積物的厚度，以使來自該第1處理氣體的該電漿的該離子不會貫穿該沉積物而到達該遮罩。
- 一種膜之蝕刻方法，用來對基板的膜進行蝕刻，包含以下步驟：準備具有該膜和設於該膜上的遮罩之基板；於該遮罩的頂面上選擇性地形成含碳之沉積物；及於形成沉積物之該步驟之後，對該膜進行蝕刻；進行蝕刻之該步驟包含以下步驟：於該基板上，形成處理氣體的電漿中所含之化學物種的層；及為了使該化學物種與該膜反應，從惰性氣體的電漿將離子供給至該基板；形成沉積物之該步驟，係於將該基板收容於電漿處理裝置的腔室內之狀態下執行，形成沉積物之該步驟包含以下步驟：對該腔室內供給包含含矽氣體和調整該沉積物之量的調整氣體之混合氣體；及對該腔室內供給該調整氣體；交替重複進行供給混合氣體之該步驟和供給調整氣體之該步驟， 為了於供給混合氣體之該步驟的執行中，在該腔室內從該混合氣體產生電漿，且為了於供給調整氣體之該步驟的執行中，在該腔室內從該調整氣體產生電漿，而供給射頻電力。
- 如請求項1~5、7中任一項的膜之蝕刻方法，其中，該電漿處理裝置具備：該腔室；基板支持器，具有下部電極，用以於該腔室內支持該基板；上部電極，隔著該腔室內的空間，設於該基板支持器的上方；第1射頻電源，電性連接於該上部電極，用以產生第1射頻電力；及第2射頻電源，電性連接於該下部電極，用以產生具有較第1射頻電力的頻率為低的頻率之第2射頻電力。
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