蚀刻方法以及蚀刻装置与流程

1.本发明涉及蚀刻方法以及蚀刻装置。


背景技术：

2.提出有通过在低温环境下进行蚀刻而在氧化硅膜中形成孔等的方法(例如,参照专利文献1)。纵横比越高,越容易产生由于因蚀刻生成的反应生成物堆积于孔等的底部难以挥发从而蚀刻速率降低的现象、即所谓深度装载。
3.《现有技术文献》
4.《专利文献》
5.专利文献1:日本国特开平7-22393号公报


技术实现要素：

6.《本发明要解决的问题》
7.本发明提供一种能够抑制深度装载的产生且促进蚀刻的技术。
8.《用于解决问题的手段》
9.根据本发明的一个方式,提供一种蚀刻方法,包括:(a)在配置于处理腔室内的基板支承台之上提供包括被蚀刻膜的基板的工序；(b)对上述基板支承台的温度进行设定的工序；(c)由蚀刻气体生成等离子体的工序；(d)使上述基板的温度上升的工序；(e)使上述基板的温度下降的工序；以及(f)使上述(d)的工序和上述(e)的工序重复规定次数的工序。
10.《发明的效果》
11.根据一个侧面,能够抑制深度装载的产生且促进蚀刻。
附图说明
12.图1是示出实施方式的蚀刻模型的一个例子的图。
13.图2是示出基于实施方式1、2的蚀刻方法的实验结果的一个例子的图表。
14.图3是示出实施方式3的蚀刻方法的一个例子的流程图。
15.图4是示出实施方式4的蚀刻方法的一个例子的时间图。
16.图5是用于说明图4的蚀刻方法的图。
17.图6是示出实施方式5的蚀刻方法的一个例子的时间图。
18.图7是示出实施方式6的蚀刻方法的一个例子的时间图。
19.图8是示出实施方式的蚀刻装置的一个例子的剖视示意图。
具体实施方式
20.以下,参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中,对相同构成部分付与相同附图标记,有时省略重复的说明。
21.[深度装载和蚀刻]
[0022]
首先,参照图1对因深度装载(depth loading)导致的蚀刻速率的降低进行说明。图1是示出实施方式的蚀刻模型(构造)的一个例子的图。在实施方式的蚀刻模型中,基板w包括被蚀刻膜3以及掩模2。被蚀刻膜3通过形成于掩模2的图案而被蚀刻,由此在被蚀刻膜3中形成孔或槽(以下,称为凹部4)。
[0023]
若随着蚀刻时间的经过而凹部4的纵横比(ar:aspect ratio)成为约20或其之上,则在凹部4的底部产生通过蚀刻生成的反应生成物(by-product)难以被排出,从而蚀刻速率降低的现象、即所谓深度装载。深度装载的现象在纵横比为50以上时变得显著。以下,在本说明书中,将20以上的纵横比称为高纵横比,将小于20的纵横比称为低纵横比。在高纵横比的凹部4的底部,由于压力变得比低纵横比的凹部4的底部的压力高,因此深度装载的效果较大。
[0024]
在例如harc(high aspect ratio contact)中,凹部4越深,凹部4的反应生成物越难被排出,从而产生深度装载,使生产率恶化。另外,凹部4的底部的形状也恶化。
[0025]
图1的(a)示意性地示出了基板的温度比常温低的情况下的蚀刻。图1的(b)示意性地示出了基板的温度较高(常温以上)情况下的蚀刻。在基板的温度比常温低的情况下,腐蚀剂向基板的吸附量(反应活性种的生成量)增加。在该情况下,低纵横比(low ar)的区域中的蚀刻速率(e/r)较高。另外,由于蚀刻被促进,因此在蚀刻中生成的反应生成物5的生成量较多,反应生成物5自凹部4的排出速度较慢。因此,如图1的(a)的模型(构造)所示,反应生成物5难以被排出,在高纵横比的区域中深度装载显著化。另外,凹部4的形状恶化,担心凹部4的底部尖锐、凹部4的侧壁不垂直而凹部4的形状产生扭曲。但是,难以产生凹部4的侧壁相对于被蚀刻膜3的开口宽度(日文原文:間口)扩宽的弧状弯曲形状(bowing)。
[0026]
若基板的温度变高,则反应生成物5变得易于挥发,如图1的(b)的模型所示,反应生成物5自凹部4被排出,但是腐蚀剂向凹部4的底部的吸附量减少,蚀刻速率无法变高。另外,凹部4的底部平坦且凹部4的侧壁接近大致垂直。但是,在凹部4中容易产生弧状弯曲形状6。
[0027]
[实施方式]
[0028]
如上所述,通过蚀刻的促进(反应生成物5的生成)以及反应生成物5自凹部4的排出的平衡,决定深度装载的产生、蚀刻速率的高低以及凹部4的形状。因此,在一个实施方式的蚀刻方法中,提供一种蚀刻的手法,其即使在高纵横比的区域中也抑制深度装载的产生且促进蚀刻,并且抑制凹部4的顶端的越来越细而使其成为垂直。
[0029]
图2是示出一个实施方式的蚀刻方法的实验结果的一个例子的图表。在该实验中,使用后述蚀刻装置1(参照图8),在配置于处理腔室10内的基板支承台20上载置包括被蚀刻膜的基板w而进行了蚀刻。在实验中,依据以下的条件向处理腔室10内供给蚀刻气体,对基板支承台20的温度进行控制,进行了蚀刻。
[0030]
《条件》
[0031]
被蚀刻膜:氧化硅膜(siox)和氮化硅膜(sin)交替层叠的层叠膜
[0032]
蚀刻气体:含卤素气体、碳氟化合物气体
[0033]
基板支承台的温度:-40℃
[0034]
在该实验中,将处理腔室内控制为较高的圧力(27mtorr:3.6pa)且在上述条件下进行了蚀刻的情况作为参考例而在图2的曲线e中示出。与此相对,将处理腔室内控制为较
低的圧力(10mtorr:1.3pa)且在上述条件下进行了蚀刻的情况作为实施方式1而在图2的曲线f中示出。而且,将处理腔室内控制为较高的圧力(27mtorr),在以上述条件进行蚀刻时,在蚀刻气体中添加氩气200sccm以及o2气体2sccm而将蚀刻气体稀释的情况作为实施方式2而在图2的曲线g中示出。需要说明的是,o2气体是为了扩张凹部4的开口宽度而在蚀刻气体中添加的,为了蚀刻气体的稀释化可以不添加o2气体。
[0035]
图2的横轴表示工艺时间(蚀刻时间),纵轴表示interval e/r。interval e/r由下式表示,其与蚀刻速率对应。
[0036]
interval e/r＝d
n-d
n-1
/(t
n-t
n-1
)
[0037]
式中的n表示蚀刻速率的测定点,t表示时间,d表示凹部4的深度。关于n＝1的测定点,设定时间t为t0＝0(min),设定深度d为d0＝0(nm)而进行计算。
[0038]
其结果,在参考例的曲线e中,伴随工艺时间的经过,interval e/r急剧减小。认为这是由于在工艺的初期,图8的基板支承台20的温度较低为-40℃,从而腐蚀剂的供给量较多,由此interval e/r变高。另外,interval e/r变高而反应生成物的生成量增加,但是由于伴随时间的经过而凹部4变深且处理腔室10内的圧力变高,从而反应生成物自凹部4难以被排出。由上可知,认为若工艺时间变长则产生深度装载,从而interval e/r的降低(蚀刻速率的降低)变得显著。
[0039]
与此相对,在实施方式1的曲线f以及实施方式2的曲线g中,不产生如参考例那样的急剧的interval e/r的减小,蚀刻速率相对于工艺时间的降低变得缓和。也就是说,在实施方式1的曲线f中,由于将处理腔室10内的圧力控制为比参考例低,因此反应生成物易于自凹部4的底部被排出,从而能够抑制深度装载的产生,蚀刻速率的降低变得缓和。另外,在实施方式2的曲线g中,腐蚀剂被氩气稀释化,与参考例相比,腐蚀剂向基板的供给量减少,由此反应生成物的生成量减少,从而能够抑制深度装载的产生,蚀刻速率的降低变得缓和。
[0040]
在参考例中,伴随工艺时间的经过,interval e/r急剧减小。于是,例如在不同的直径、宽度混在一起的掩模2的图案中对被蚀刻膜3进行蚀刻的情况下,存在不同直径、宽度的凹部4的蚀刻速率的差变大的担心。另一方面,根据实施方式1的蚀刻方法中的低圧化以及实施方式2的蚀刻方法中的蚀刻气体的稀释,降低了不同直径、宽度的凹部4的蚀刻速率的变化量。因此,根据实施方式1、2的蚀刻方法,即使在例如不同的直径、宽度混在一起的掩模2的图案中对被蚀刻膜3进行蚀刻的情况下,也能够降低不同的直径、宽度的凹部4的蚀刻速率的差,从而能够缓和工艺时间的经过所引起的蚀刻速率的降低。
[0041]
但是,在实施方式1、2的蚀刻方法中,与参考例相比,整体的蚀刻速率降低,特别是在蚀刻的初期(低纵横比的区域)能够观察到蚀刻速率较低的倾向。因此,发明人导出了不使整体的蚀刻速率降低且不产生蚀刻速率的急剧的减小的蚀刻方法。图3是示出实施方式3的蚀刻方法的一个例子的流程图。在本说明书以及附图中,将高频(rf:radio frequency)中的、供给基板支承台20或者与基板支承台20相对的电极且具有主要有助于等离子体生成的频率的高频表述为hf。另外,将供给基板支承台20,并且具有主要有助于等离子体中的离子的引入的频率的高频表述为lf。hf的频率比lf的频率高。hf、lf可以各自以脉冲状进行供给。hf电力也称为源电力,lf电力也称为偏压电力。
[0042]
如图3所示,实施方式3的蚀刻方法具有s1～s6的步骤。首先,在步骤s1中,在配置于处理腔室10内的基板支承台20之上提供包括被蚀刻膜3的基板w。接下来,在步骤s2中,设
定基板支承台20的温度。在一个例子中,优选在步骤s2中将基板支承台20的温度设定为-40℃以上20℃以下。例如,将基板支承台20的温度设定为-40℃。在步骤s2中,可以代替设定基板支承台20的温度而设定基板的温度。优选将基板的温度设定为-40℃以上20℃以下。这里,通过在基板支承台20的上表面和基板的背面之间供给传热气体,能够将基板支承台20的温度和基板的温度设定为大致相同。
[0043]
接下来,在步骤s3中,供给hf电力(等离子体生成用的高频电力),自被供给至处理腔室10内的蚀刻气体生成等离子体。接下来,在步骤s4中,使基板w的温度上升,使用生成的等离子体对被蚀刻膜3进行蚀刻。接下来,在步骤s5中,使基板w的温度下降,使用生成的等离子体对被蚀刻膜3进行蚀刻。这里,在步骤s4中向基板支承台20供给偏压电力(在一个例子中为lf)。在步骤s5中不向基板支承台20供给偏压电力(在一个例子中为lf)。接下来,在步骤s6中,判定是否使步骤s4和步骤s5的工序重复了规定次数。规定次数被设定为1以上的整数。在步骤s6中,重复执行步骤s4和步骤s5的工序直至判定重复了规定次数,在判定重复了规定次数时,结束本处理。需要说明的是,步骤s4和步骤s5的工序可以顺序相反,即执行步骤s5后执行步骤s4。
[0044]
根据实施方式3的蚀刻方法,在s3中,通过由蚀刻气体生成等离子体,腐蚀剂自生成的等离子体供给(吸附)至基板表面,从而进行蚀刻。同时在凹部4的底部周边生成反应生成物(蚀刻副生成物、by-product)。
[0045]
接下来在s4中,通过使基板w的温度上升至事先设定的温度,促进生成的反应生成物自凹部4的排出。例如,在步骤s4中,使基板的温度上升至反应生成物挥发的温度。在步骤s5中,再次使基板温度下降,进行蚀刻。在步骤s5中,由于基板的温度较低时腐蚀剂易于吸附,因此使基板的温度下降至充分的量的腐蚀剂吸附于基板的温度。在步骤s5中,可以将基板的温度设定为-40℃以上20℃以下。步骤s4的基板的温度比在步骤s5中设定的基板的温度高。优选步骤s4和步骤s5的基板的温度的差值为10℃以上。在步骤s4中,可以将基板的温度设定为10℃以上30℃以下。
[0046]
[实施方式4～6]
[0047]
接下来,对于图3所示蚀刻方法中的通过步骤s4和步骤s5的重复处理而进行的蚀刻的方法,对作为实施方式3的具体方式的实施方式4～6的三个方法进行说明。在实施方式4～6中,举出重复在图3的步骤s5之后执行步骤s4的处理的例子进行说明,但是也可以在步骤s4之后执行步骤s5。
[0048]
hf频率的例子为40mhz、60mhz、100mhz等,lf频率的例子为400khz、3mhz、13mhz等,但不限于此。主要有助于离子的引入的偏压用的电圧不限于高频(rf),也可以为具有负极性的脉冲频率的直流电圧。此时的脉冲频率为100khz以上800khz以下即可,作为一个例子可以为400khz。对于高频电力(rf电力),hf电力(等离子体生成用的高频电力)可以设定为5kw,lf电力(偏压用的高频电力)可以设定为10kw等,一般来说使用的电力随着变为高纵横比而变大。
[0049]
《实施方式4》
[0050]
首先,参照图4以及图5,对于实施方式3的一个例子即实施方式4的蚀刻方法的一个例子进行说明。图4是示出实施方式4的蚀刻方法的一个例子的时间图。图5是用于说明图4的蚀刻方法的图。
[0051]
在实施方式4的蚀刻方法中,hf为连续波,在蚀刻之间,其被供给至基板支承台20或者与基板支承台20相对的电极(图8的喷头25)。通过hf电力,自蚀刻气体生成等离子体,基板w之上的被蚀刻膜3在等离子体作用下被蚀刻。
[0052]
在实施方式4的蚀刻方法中,lf为脉冲波,在蚀刻之间,其被供给至基板支承台20,由此,基板的温度被控制。在实施方式4中,通过在图4所示a期间中将lf控制为断开(off)或低电平(low),从而执行图3的步骤s5。例如,在第一循环的a期间内,lf被控制为断开或低电平,由于向基板引入等离子体中的离子的量变少,因此自等离子体的进热减少。其结果,基板的温度降低。由此,能够增加腐蚀剂向凹部4的吸附(供给)。也就是说,由于基板的温度较低时腐蚀剂易于吸附,因此使基板的温度下降至充分的量的腐蚀剂吸附于基板的温度,从而促进蚀刻。
[0053]
另外,通过在b期间内将lf控制为接通(on)或高电平(high),从而执行图3的步骤s4。在第一循环的b期间内,lf被控制为接通或高电平,由于向基板引入等离子体中的离子的量变多,因此自等离子体的进热增加。其结果,基板的温度上升。由此,反应生成物5变得易于脱离。也就是说,如图5的(b)的step2所示,通过使基板w的温度上升至事先设定的温度,促进了生成的基于蚀刻的反应生成物的排出(脱离)。但是,腐蚀剂的供给减少。
[0054]
于是,在接下来的第二循环的a期间内,lf再次被控制为断开或低电平。由此,基板的温度再次下降,腐蚀剂向凹部4的吸附增加,从而促进蚀刻。
[0055]
b期间中,控制lf电力,使基板升温至在蚀刻中使反应生成物5挥发且能够自凹部4除去反应生成物5的温度区域。由此,促进了反应生成物的排出(脱离)。需要说明的是,基板支承台(载置台)在一个例子中维持在约-40℃的温度,因此在a期间和b期间内,分别设定的基板的温度以某时间常数τ变化而饱和。由于基板支承台(载置台)在一个例子中被维持为约-40℃的温度,因此基于基板支承台的温度，通过热传导，与基板支承台接触的基板被冷却。除此之外，这里通过接通/断开lf电力，对基板的温度进行控制。具体而言，以在lf电力接通时提高温度，断开时降低温度的方式进行控制。lf电力接通而温度上升时，若经过一定程度的时间则温度不随时间改变而成为固定温度，lf电力接通后直至成为固定温度的大致时间为时间常数，饱和是指，在大致固定温度下稳定。
[0056]
如上所述,在实施方式4中,通过在各循环中交替重复a期间的基板的降温和b期间的基板的升温,在a期间中促进腐蚀剂的吸附和蚀刻,在b期间中促进反应生成物5的排出(脱离)。将该循环重复规定次数,交替进行腐蚀剂的吸附和蚀刻的促进以及反应生成物的排出(脱离),从而消除了蚀刻的促进和深度装载的产生的权衡(trade off)。由此,根据实施方式4的蚀刻方法,能够抑制深度装载的产生,促进蚀刻。其结果,能够提高生产率。另外,抑制了在凹部4的形状中产生弧状弯曲、扭曲,从而能够使凹部4的侧壁形成为大致垂直。
[0057]
一个循环的周期在一个例子中可以为0.01毫秒以上10秒以下(频率为0.1hz以上100khz以下),可以为1毫秒以上1秒以下(频率为1hz以上1khz以下),可以为0毫秒以上500毫秒(频率为100hz以上2hz以下)以下。优选将lf控制为接通或高电平的时间相对于一个循环的时间、即表示b期间/(a期间 b期间)的占空比(duty)为10％以上70％以下,更优选为30％以上50％以下。上述hf频率、lf频率、一个循环的周期(频率)以及占空比等对于后述实施方式5、6也同样适用。需要说明的是,对于本说明书中的“高电平(high)”和“低电平(low)”的关系,“高电平(high)”表示为比“低电平(low)”高的电平(功率电平)。换言之,在
将“高电平(high)”设定为第一电平,将“低电平(low)”设定为第二电平的情况下,第一电平比第二电平高。
[0058]
《实施方式5》
[0059]
接下来,参照图6对实施方式3的一个例子即实施方式5的蚀刻方法的一个例子进行说明。图6是示出实施方式5的蚀刻方法的一个例子的时间图。在实施方式5的蚀刻方法中,对hf进行脉冲控制这点与实施方式4不同。
[0060]
对lf进行脉冲控制这点与实施方式4相同,在a期间将lf控制为断开或低电平,在b期间将lf控制为接通或高电平。除此之外,在实施方式5中,在a期间中将hf控制为接通或高电平,在b期间中将hf控制为断开或低电平。需要说明的是,hf供给至基板支承台20或与基板支承台20相对的电极。
[0061]
由此,a期间中,lf被控制为断开或低电平,向基板引入的等离子体中的离子的量变少,从而来自等离子体的进热减少。其结果,基板的温度降低。由此,能够促进腐蚀剂向凹部4的吸附(供给)和蚀刻。而且,在a期间中,hf被控制为接通或高电平。其结果,在a期间中,等离子体的生成被促进,腐蚀剂的吸附量增加,蚀刻被促进。与此相对,在b期间中,lf被控制为接通或高电平,使向基板引入的等离子体中的离子的量增多而使来自等离子体的进热增加,从而使基板的温度上升。由此,能够促进基于蚀刻的反应生成物的排出(脱离)。而且,在b期间中,hf被控制为断开或低电平。其结果,等离子体的生成量减少,腐蚀剂向凹部4的吸附量减少,从而反应生成物的生成量减少。
[0062]
如上所述,在实施方式5中,除了lf的脉冲控制之外,通过hf的脉冲控制,对腐蚀剂的供给量、蚀刻的促进以及反应生成物的排出进行控制。也就是说,交替重复a期间中的基于基板的降温的腐蚀剂供给量的増加和蚀刻的促进、以及b期间中的基于基板的升温的腐蚀剂供给量的减少和反应生成物的排出(脱离)。由此,提高了反应生成物5的排出效率,能够抑制深度装载的产生且促进蚀刻。除此之外能够进一步改善凹部4的形状。
[0063]
需要说明的是,在实施方式4、5中,举出了将lf的波形和/或hf的波形设定为矩形波的例子,但是不限于此。lf的波形、hf的波形不仅是矩形波,也可以施加包含上升的缓升或下降的缓降的至少一者的大致矩形波。在实施方式6中也相同。
[0064]
《实施方式6》
[0065]
接下来,参照图7对实施方式3的一个例子即实施方式6的蚀刻方法的一个例子进行说明。图7是示出实施方式6的蚀刻方法的一个例子的时间图。在实施方式6的蚀刻方法中,如图7的(a)、(b)所示,以压力呈脉冲状高低变化的方式对供给至基板支承台20和基板w之间的传热介质进行供给这点与实施方式5不同。另外,如图7的(b)所示,以脉冲状对供给至基板支承台20和基板w之间的传热介质、以及向设于基板支承台20的后述图8的静电卡盘106的电极106a的吸附电圧进行供给这点与实施方式5不同。需要说明的是,在实施方式6中,对lf以及hf进行脉冲控制这点与实施方式5相同,也可以与实施方式4相同地对lf进行脉冲控制,将hf设定为连续波。
[0066]
传热介质的供给使基板支承台20和基板w之间的传热效率提高。由此,通过传热介质的流量控制,改变基板支承台20和基板w之间的圧力,从而能够改变基板的温度。需要说明的是,虽然在实施方式6中作为传热介质使用he气体,但是也可以使用其他的惰性气体。
[0067]
在实施方式6中,具体而言,在a期间中将lf控制为断开或低电平,在b期间中将lf
控制为接通或高电平。另外,在a期间中将hf控制为接通或高电平,在b期间中将hf控制为断开或低电平。
[0068]
除此之外,在实施方式6中,对基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力(he b.p.:he back pressure)进行控制。作为一个例子,自传热气体供给源85经由传热气体线路130将he气体等的传热介质供给至基板w的背面和基板支承台20的表面之间,并且其流量被控制为高或低。另外,调温介质(调温流体)通过图8所示冷机107被控制为期望的温度。调温介质自冷机107输出,向流路入口104b流入,通过流路104a而自流路出口104c流出,然后返回冷机107。在实施方式6中,在使自冷机107供给的调温介质在流路104a中流动的情况下,改变he气体的流量而对基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力进行控制。
[0069]
在由冷机107控制的调温介质的温度比事先设定的阈值的温度高的情况下,如图7的(a)所示,通过在a期间中将he气体的流量控制为低,从而使基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力下降。由此,a期间降低传热效率,使通过在基板支承台20的流路中流动的调温介质而被加热的基板支承台20的温度难以传递至基板w,从而使基板w的温度下降。由此,能够促进腐蚀剂向凹部4的吸附(供给)以及蚀刻。另一方面,在b期间中通过将he气体的流量控制为高,使基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力提高。由此,b期间提高传热效率,使通过调温介质而被加热的基板支承台20的温度易于传递至基板w,从而使基板的温度提高。由此,能够促进反应生成物5自凹部4的排气(脱离)。
[0070]
在通过冷机107控制的调温介质的温度比事先设定的阈值的温度低的情况下,如图7的(b)所示,通过在a期间中将he气体的流量控制为高而使基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力提高。由此,a期间提高传热效率,使通过调温介质而被冷却的基板支承台20的温度易于传递至基板w,从而使基板的温度下降。由此,能够促进腐蚀剂向凹部4的吸附以及蚀刻。另一方面,通过在b期间中将he气体的流量控制为低,使基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力下降。由此,在b期间中降低传热效率,使基板支承台20的温度难以传递至基板w,从而提高基板的温度。由此,能够促进反应生成物5自凹部4的排出。
[0071]
而且,可以将图8的向静电卡盘106的电极106a的吸附电圧控制为高电平或低电平。通过改变静电卡盘106的吸附电圧,使静电卡盘106和基板w之间的传热特性改变,从而能够对基板w的温度进行调整。例如,将向静电卡盘106的吸附电圧设定为较大则使热传导性提高,将吸附电圧设定为较小则使热传导性降低。由此,能够改变基板w的温度。
[0072]
例如,在图7的(b)中,在a期间中将吸附电圧控制为高电平。由此,在a期间中提高传热效率,使通过调温介质而被冷却的基板支承台20的温度易于传递至基板w,从而使基板的温度下降。由此,能够促进腐蚀剂向凹部4的吸附以及蚀刻。在b期间中将吸附电圧控制为低电平。由此,b期间降低传热效率,使通过调温介质而被冷却的基板支承台20的温度难以传递至基板w,从而使基板的温度提高。由此,能够促进反应生成物5自凹部4的排气。通过调温介质的控制温度而将吸附电圧控制为高电平的期间、控制为低电平的期间交替。虽未图示,但是在图7的(a)中,在基板支承台20的温度正被调温介质加热的情况下,在a期间中将吸附电圧控制为低电平,在b期间中将吸附电圧控制为高电平。
[0073]
使用以上说明的lf的控制、hf的控制、基于传热介质的基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力的控制、冷机107的温度的控制、以及静电卡盘106的吸附电圧的控制中的至少一者而使基板w的温度升降,从而能够执行图3的步骤s4以及步骤s5。而且,可以使
用lf的控制、hf的控制、基于传热介质的基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力的控制、冷机107的温度的控制、以及静电卡盘106的吸附电圧的控制中的至少两者而使基板w的温度升降。
[0074]
具体而言,图4是通过lf电力的高电平以及低电平控制、或者接通以及断开控制而对基板w的温度进行控制的例子。图6是通过hf电力以及lf电力的高电平以及低电平控制、或者接通以及断开控制而对基板w的温度进行改变的例子。图7的(a)是通过hf电力、lf电力以及he的圧力的高以及低控制、或者接通以及断开控制而对基板w的温度进行控制的例子。图7的(b)是通过hf电力、lf电力、he的圧力、以及向静电卡盘106的电极106a的吸附电圧的高电平以及低电平控制、或者接通以及断开控制而对基板w的温度进行控制的例子。在图4、图6、图7的(a)的各个具体例中,可以进一步通过改变向静电卡盘106的电极106a的吸附电圧的控制而改变温度。
[0075]
在图4以及图6中,作为一个例子,在低温的调温介质在基板支承台20中流通时,lf被控制为低电平时将吸附电圧控制为高电平,lf被控制为高电平时将吸附电圧控制为低电平。由此,在a期间中能够高效地使基板温度降低,在b期间中能够高效地使基板温度上升。在其他的例子中,根据冷机控制的调温介质的温度而将吸附电圧控制为高电平或低电平的时刻也不同。在该例子中,可以与吸附电圧的高低相应地使传热介质的圧力高低变化。
[0076]
如上所述,在实施方式6中,除了lf的脉冲控制之外,对在基板支承台20和基板w之间进行供给的he气体的热传导进行控制。由此,在各循环中促进a期间的基板的降温和b期间的基板的升温,从而在a期间中促进蚀刻,在b期间中促进反应生成物5的排出。通过将该过程重复规定次数,交替进行蚀刻的促进和反应生成物的排出。由此,进一步提高反应生成物的排出效率,有效抑制深度装载的产生,能够有效促进蚀刻。另外,能够将凹部4的形状改善为良好的垂直形状。
[0077]
需要说明的是,在实施方式6中,可以不进行lf的脉冲控制,而只进行基于he气体的上述圧力的脉冲控制。
[0078]
[蚀刻装置]
[0079]
参照图8,对于能够执行以上说明的各实施方式以及各实施例的蚀刻方法的蚀刻装置1的一个例子进行说明。图8是示出实施方式的蚀刻装置1的一个例子的剖视示意图。本发明的蚀刻装置1包括处理腔室10、气体供给源15、电源30、排气装置65以及控制部100。另外,蚀刻装置1包括基板支承台20以及气体导入部。气体导入部以将至少一种处理气体导入处理腔室10内的方式构成。气体导入部包括喷头25。基板支承台20配置于处理腔室10内。喷头25配置于基板支承台20的上方。在一个实施方式中,喷头25构成处理腔室10的顶部(ceiling)的至少一部分。在喷头25的外周配置有环状的绝缘部件40。处理腔室10具有喷头25、以及由处理腔室10的侧壁10a以及基板支承台20界定的等离子体处理空间10s。处理腔室10具有用于将至少一种处理气体供给至等离子体处理空间10s的气体供给口45、以及用于自等离子体处理空间10s将气体排出的气体排出口60。处理腔室10的侧壁10a接地。喷头25以及基板支承台20与处理腔室10壳体电绝缘。在侧壁10a设置输送口,通过门阀g对输送口进行开闭,从而进行基板w向处理腔室10的搬入以及基板w自处理腔室10的搬出。
[0080]
基板支承台20包括基台104以及静电卡盘106。基台104以及喷头25包括导电性部件。基台104的导电性部件作为下部电极起作用。静电卡盘106配置于基台104之上。静电卡
盘106的上表面具有基板支承面。静电卡盘106具有在绝缘性的板件106b内埋设导电性的电极106a的构成。
[0081]
基板支承台20可以包括调温模块,其以将基板支承台20以及基板w的至少一者调节为目标温度的方式构成。调温模块可以包括加热器、调温介质、流路、或者其组合。在本发明中,在基台104中设置流路104a,载冷剂那样的调温介质通过冷机107被控制为期望的温度。调温介质通过冷机107进行供给,其自流路入口104b流入,通过流路104a自流路出口104c流出,然后返回冷机107。另外,自传热气体供给源85经由传热气体线路130而向基板w的背面和基板支承台20的表面之间供给he气体等的传热介质。
[0082]
喷头25以自气体供给源15将至少一个处理气体导入等离子体处理空间10s内的方式构成。喷头25具有至少一个气体供给口45、至少一个气体扩散室(在图8的例子中为气体扩散室50a、50b)、以及多个气体导入口55。供给至气体供给口45的处理气体通过气体扩散室50a、50b而自多个气体导入口55被导入等离子体处理空间10s内。需要说明的是,气体导入部除了喷头25之外还可以包括安装于在侧壁10a形成的一个或多个开口部的一个或多个侧气体注入部(sgi:side gas injector)。
[0083]
气体供给源15具有至少一个气体源,其构成为将至少一种处理气体自分别对应的气体源经由分别对应的流量控制器供给至喷头25。各流量控制器可以包括例如质量流量控制器或圧力控制式的流量控制器。而且,气体供给源15可以包括对至少一种处理气体的流量进行调制或脉冲化的一个或两个以上的流量调制装置。
[0084]
电源30包括经由至少一个匹配器(阻抗匹配电路)与处理腔室10结合的rf电源。rf电源以将源rf信号以及偏压rf信号那样的至少一个rf信号(rf电力)供给至基板支承台20的导电性部件和/或喷头25的导电性部件的方式构成。由此,由被供给至等离子体处理空间10s的至少一种处理气体形成等离子体。因此,rf电源能够作为以在处理腔室10中自一种或两种以上的处理气体生成等离子体的方式构成的等离子体生成部的至少一部分起作用。另外,通过将偏压rf信号供给至基板支承台20的导电性部件,在基板w上产生偏压电位,从而能够将形成的等离子体中的离子成分引入基板w。
[0085]
在一个实施方式中,rf电源包括用于供给等离子体生成用的高频电力的高频电源32以及用于供给偏压用的高频电力的高频电源34。高频电源32以经由第一匹配器33与基板支承台20的导电性部件结合,并且生成等离子体生成用的源rf信号(源rf电力)的方式构成。在本发明中,虽然高频电源32与基板支承台20的导电性部件即基台104结合,但是也可以与喷头25的导电性部件结合。
[0086]
在一个实施方式中,电源30可以具有以生成具有不同频率的多个源rf信号的方式构成的第一rf生成部。生成的一个或多个源rf信号被供给至基板支承台20的导电性部件和/或喷头25的导电性部件。高频电源34以经由第二匹配器35与基板支承台20的导电性部件结合,并且生成偏压rf信号(偏压rf电力)的方式构成。在一个实施方式中,偏压rf信号具有比源rf信号低的频率。在一个实施方式中,电源30可以具有以生成具有不同频率的多个偏压rf信号的方式构成的第二rf生成部。生成的一个或多个偏压rf信号被供给至基板支承台20的导电性部件。另外,在各种实施方式中,源rf信号以及偏压rf信号中的至少一者可以脉冲化。
[0087]
另外,可以存在与处理腔室10结合的dc电源。dc电源可以具有第一dc生成部,其以
与基板支承台20的导电性部件连接,并且生成第一dc信号的方式构成。生成的第一dc信号被施加于基板支承台20的导电性部件。在一个实施方式中,第一dc信号可以施加于静电卡盘106内的电极106a那样的其他的电极。在一个实施方式中,自dc电源112向静电卡盘106内的电极106a施加直流电圧,由此,基板w被静电卡盘106吸附保持。在各种实施方式中,第一dc信号的至少一个可以脉冲化。需要说明的是,第一dc生成部可以在rf电源的基础上设置,第一dc生成部也可以代替后述的第二rf生成部而设置。
[0088]
排气装置65能够与例如设于处理腔室10的底部的气体排出口60连接。排气装置65可以包括圧力调整阀以及真空泵。通过圧力调整阀调整等离子体处理空间10s内的圧力。真空泵可以包括涡轮分子泵、干式泵或其组合。
[0089]
控制部100用于处理使蚀刻装置1执行在本发明中描述的各种工序的计算机可执行的命令。控制部100能够构成为以执行这里描述的各种蚀刻方法的各工序的方式对蚀刻装置1的各要素进行控制。在一个实施方式中,控制部100的一部分或全部可以包含于蚀刻装置1中。控制部100可以包括例如计算机。计算机可以包括例如处理部(cpu:central processing unit)105、存储部、以及通信接口。处理部105能够构成为基于储存于存储部中的程序进行各种控制动作。存储部包括ram115(random access memory)、rom110(read only memory)。存储部可以包括hdd(hard disk drive)、ssd(solid state drive)、或其组合。通信接口可以通过lan(local area network)等的通信线路在与蚀刻装置1之间进行通信。
[0090]
[其他]
[0091]
被蚀刻膜3可以为含硅膜。作为含硅膜的一个例子,可以举出氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜和氮化硅膜的层叠膜、氧化硅膜和多晶硅膜的层叠膜。但是,被蚀刻膜3不限于含硅膜,也可以为有机膜、low-k膜或其他的期望的膜。
[0092]
掩模2只要是能够取得与被蚀刻膜3的选择比的膜则不限种类。例如,被蚀刻膜3为氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜和氮化硅膜的层叠膜、氧化硅膜和多晶硅膜的层叠膜的情况下,可以使用含碳掩模、含金属掩模。在被蚀刻膜3为有机膜的情况下,可以使用由氧化硅膜等构成的掩模。
[0093]
在被蚀刻膜3为含硅膜的情况下,蚀刻气体可以使用含卤素气体(例如,碳氟化合物气体、氢氟烃气体等、nf3气体、sf6气体及其组合)。而且,可以在这些气体中作为稀有气体添加ar气体等的惰性气体。
[0094]
[附记1]
[0095]
以上,对包括(a)在配置于处理腔室内的基板支承台之上提供包括被蚀刻膜的基板的工序、(b)对上述基板支承台的温度进行设定的工序、(c)自蚀刻气体生成等离子体的工序、(d)使上述基板的温度上升的工序、(e)使上述基板的温度下降的工序、以及(f)使上述(d)的工序和上述(e)的工序重复规定次数的工序的蚀刻方法进行了说明。(d)的使上述基板的温度上升的工序也可以设定为使通过被蚀刻膜的蚀刻而生成的反应生成物脱离的工序。(e)的使上述基板的温度下降的工序也可以设定为使腐蚀剂吸附于被蚀刻膜的工序。
[0096]
[附记2]
[0097]
在一个实施方式中,与处理腔室10结合的直流(dc)电源可以具有第二dc生成部,其以与构成喷头25的导电性部件连接,并且生成第二dc信号的方式构成。生成的第二dc信
号施加于构成喷头25的导电性部件。在各种实施方式中,第二dc信号可以脉冲化。需要说明的是,第二dc生成部可以构成为与来自与导电性部件结合的rf电源的rf电力重叠施加。
[0098]
[附记3]
[0099]
在实施方式6中,举例说明了在冷机107将调温介质控制为恒定的温度(高温或低温)的状态下,通过he气体等的传热介质的流量控制而对基板w的背面和基板支承台20的表面之间的圧力进行控制的例子,但是不限于此。例如,可以通过基于冷机107的调温介质的温度控制、以及基于传热介质的上述圧力控制的至少一者,对基板的温度进行控制。在基于冷机107的温度控制中,可以分别在两个容器内准备控制为高温以及低温的调温介质,并且通过对自两个容器内供给的高温以及低温的调温介质的各自的流量进行调节,从而在流路104a中供给期望的温度的调温介质。另外,在基于冷机107的温度控制中,可以在一个容器中贮存调温介质,并且一边将容器内的调温介质调整为期望的温度,一边在流路104a中供给调温介质。在实施方式6中,可以进行lf的脉冲控制,也可以不进行lf的脉冲控制,可以进行基于传热介质的上述圧力控制以及基于冷机107的调温介质的温度控制的至少一者。
[0100]
[附记4]
[0101]
在一个实施方式中,(e)的工序中的上述基板的温度可以为-120℃以上40℃以下。
[0102]
如上所述,根据各实施方式以及各实施例的蚀刻方法以及蚀刻装置,能够抑制深度装载的产生,并且能够促进蚀刻。另外,能够使被蚀刻膜3的凹部4的形状变得良好。另外,在例如不同的直径、宽度混在一起的掩模2的图案中对被蚀刻膜3进行蚀刻的情况下,能够降低不同的直径、宽度的凹部4的蚀刻速率的差。
[0103]
应理解为此次发明的各实施方式以及各实施例的蚀刻方法以及蚀刻装置的全部的点均为例示而并非限制。各实施方式以及各实施例在不超过附上的权利要求书及其主旨的范围内能够以各种方式进行变形以及改良。上述多个实施方式以及实施例中记载的事项在不矛盾的范围内也能够取其他的构成,另外,在不矛盾的范围内能够进行组合。
[0104]
本发明的蚀刻装置可以应用于capacitively coupled plasma(ccp)、inductively coupled plasma(icp)、radial line slot antenna(rlsa)、electron cyclotron resonance plasma(ecr)、helicon wave plasma(hwp)中的任一类型的装置。