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TWI608515B - Gas supply method and plasma processing apparatus - Google Patents

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TWI608515B
TWI608515B TW102133767A TW102133767A TWI608515B TW I608515 B TWI608515 B TW I608515B TW 102133767 A TW102133767 A TW 102133767A TW 102133767 A TW102133767 A TW 102133767A TW I608515 B TWI608515 B TW I608515B
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wafer
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山下和男
關本雄一郎
澤地淳
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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Description

氣體供給方法及電漿處理裝置
本發明各種面相及實施形態係關於一種氣體供給方法及電漿處理裝置。
半導體製造程序中，會廣泛地使用以薄膜沉積或蝕刻等為目的而實行電漿處理之電漿處理裝置。電漿處理裝置舉出有例如進行薄膜沉積處理之CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置，或進行蝕刻處理之蝕刻裝置。
電漿處理裝置係具備有配置形成有為電漿處理對象之被處理膜的基板之處理室、為用以將電漿處理所必要之處理氣體導入至處理室內之氣體導入部的噴淋頭、以及於處理室內設置基板之試料台等。又，電漿處理裝置為了將處理室內之處理氣體電漿化，係具備有供給微波、RF波等之電磁能之電漿產生機構等。
然而，電漿處理裝置中，為了維持為電漿處理對象之被處理膜的被處理面均勻性，已知有局部性地調整處理室內之氣體濃度的技術。例如，專利文獻1中，係揭示有將用以將處理氣體導入至處理室內的噴淋頭內部區劃成複數氣體室，以任意種類或任意流量來將處理氣體個別地供給至基板中央部所對應之氣體室與基板周緣部所對應之氣體室的技術。又，例如專利文獻2中，揭示有應需要而供給用於添加至處理氣體之添加氣體的技術。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2012-114275號公報
專利文獻2：日本特開2007-214295號公報
然而，以往技術中，有著無法跟隨著為電漿處理對象之被處理膜的改變而維持被處理膜之被處理面均勻性的問題。亦即，以往技術中，即便是 一旦選擇了供給至各處理室之氣體種類或流量後而被處理膜有所改變的情況，由於會以所選擇之種類或流量來繼續氣體的供給，故會有無法維持改變後之被處理膜的被處理面均勻性之虞。
本發明一面相之氣體供給方法係包含選擇工序及添加氣體供給工序。選擇工序會對應於被處理膜的種類，而選擇在配置有形成該被處理膜之基板的處理室內導入用於電漿處理之處理氣體而區劃出氣體導入部之複數氣體室中，供給添加氣體之氣體室與該添加氣體種類之組合。添加氣體供給工序會基於該選擇工序所選擇之該組合，來將該添加氣體供給至該氣體室。
依本發明各種面相及實施形態，便能實現可跟隨著為電漿處理對象之被處理膜的改變而適當地維持被處理膜之被處理面的均勻性之氣體供給方法及電漿處理裝置。
100‧‧‧電漿處理裝置
110‧‧‧處理室
250‧‧‧添加氣體供給部
252,254,256,258‧‧‧氣體源
262,264,266,268‧‧‧流量調整閥
282a~282e‧‧‧開閉閥
300‧‧‧上部電極
302‧‧‧內側上部電極(氣體導入部)
332a~332e‧‧‧氣體室
400‧‧‧控制部
圖1係顯示一實施形態相關之電漿處理裝置概略構成之剖視圖。
圖2為本實施形態之內側上部電極的橫剖視圖。
圖3係顯示本實施形態之控制部構成例的方塊圖。
圖4係顯示本實施形態之記憶機構所記憶之數據構造例的圖式。
圖5係顯示本實施形態相關之電漿處理裝置的氣體供給方法之處理順序的流程圖。
圖6A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其1)。
圖6B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其1)。
圖6C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其1)。
圖7A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其2)。
圖7B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率 之圖式(其2)。
圖8A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其3)。
圖8B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其3)。
圖8C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其3)。
圖9A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其4)。
圖9B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其4)。
圖9C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其4)。
圖10A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其5)。
圖10B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其5)。
圖10C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其5)。
以下，便參照圖式就各種實施形態加以詳細說明。另外，各圖式中，對相同或相當之部分係賦予相同符號。
氣體供給方法係包含有：選擇工序，係對應於被處理膜的種類，而選擇在配置有形成被處理膜之基板的處理室內導入用於電漿處理之處理氣體而區劃出氣體導入部之複數氣體室中，供給添加氣體之氣體室與添加氣體種類之組合；以及添加氣體供給工序，係基於選擇工序所選擇之該組合，來將添加氣體供給至氣體室。
氣體供給方法在一實施形態中，選擇工序在被處理膜之種類係顯示有機膜的情況，係從複數氣體室中選擇對基板中央部對應之位置所配置的氣 體室供給作為添加氣體之第1蝕刻氣體的組合。
氣體供給方法在一實施形態中，選擇工序在被處理膜之種類係顯示有機膜的情況，係從複數氣體室中選擇對較基板周緣部要更外側位置對應之位置所配置之氣體室供給作為添加氣體之第1沉積氣體的組合。
氣體供給方法在一實施形態中，選擇工序在被處理膜之種類係顯示矽膜的情況，係從複數氣體室中選擇對基板中央部對應之位置所配置的氣體室供給作為添加氣體之第2蝕刻氣體的組合。
氣體供給方法在一實施形態中，選擇工序在被處理膜之種類係顯示矽膜的情況，係從複數氣體室中選擇對較基板周緣部要更外側位置對應之位置所配置之氣體室供給作為添加氣體之第2沉積氣體的組合。
氣體供給方法在一實施形態中，第1蝕刻氣體為O2氣體。
氣體供給方法在一實施形態中，第1沉積氣體為CF系氣體及COS氣體中之至少任一氣體。
氣體供給方法在一實施形態中，第2蝕刻氣體為HBr氣體、NF3氣體及Cl2氣體中至少任一氣體。
氣體供給方法在一實施形態中，第2沉積氣體為O2氣體。
電漿處理裝置在一實施形態中，係具備有：處理室，係配置有形成被處理膜之基板；氣體導入部，係將用於電漿處理之處理氣體導入處理室內；添加氣體供給部，係對區劃出氣體導入部之複數氣體室供給添加氣體；以及控制部，係對應於被處理膜之種類選擇複數氣體室中供給添加氣體之氣體室與添加氣體種類之組合，並基於所選擇之組合，從添加氣體供給部將添加氣體供給至氣體室。
圖1係顯示一實施形態相關之電漿處理裝置概略構成之剖視圖。此處，係就將本實施形態相關之電漿處理裝置適用於平行平板型電漿蝕刻裝置之範例加以說明。
電漿處理裝置100係具有由略圓筒形狀之處理容器所構成之處理室110。處理容器係例如由鋁合金所形成，並電性接地。又，處理容器內壁面係由氧化鋁膜或釔氧化膜(Y2O3)加以披覆。
處理室110內係配設有兼作載置作為基板之晶圓W的載置台而構成下部電極的晶座116。具體而言，晶座116係支撐在透過絕緣板112而設於處理室110內之底部略中央的圓柱狀晶座支撐台114上。晶座116係例如由鋁合金所形成。
晶座116上部係設有保持晶圓W之靜電夾具118。靜電夾具118係於內部具有電極120。該電極120係電連接至直流電源122。靜電夾具118係藉由從直流電源122施加直流電壓至電極120所產生之庫倫力，而可將晶圓W吸附於其上面。
又，晶座116上面係以包圍靜電夾具118周圍之方式設有聚焦環124。另外，晶座116及晶座支撐台114之外周面係組裝有例如石英所構成之圓筒狀內壁構件126。
晶座支撐台114內部係形成有環狀之冷媒室128。冷媒室128係透過配管130a,130b連通至例如處理室110外部所設置之冷卻單元(未圖示)。冷媒室128係透過配管130a,130b循環有冷媒(冷媒抑或冷卻水)。藉此，便可控制晶座116上之晶圓W溫度。
靜電夾具118上面係通過有連通晶座116及晶座支撐台114內之氣體供給管線132。透過該氣體供給管線132，晶圓W與靜電夾具118之間便可供給He氣體等之傳熱氣體(背側氣體)。
晶座116上方係設有平行對向於構成下部電極之晶座116的電極300。晶座116與上部電極300之間係形成有電漿產生空間PS。
上部電極300係具備有圓板狀內側上部電極302及包圍該內側上部電極302外側之環狀外側上部電極304。內側上部電極302會構成朝向晶座116所載置之晶圓W上的電漿產生空間PS噴出含處理氣體之既定氣體的噴淋頭。內側上部電極302為將用於電漿處理之處理氣體導入至載置有形成被處理膜之基板的處理室110內之氣體導入部的一範例。
內側上部電極302係具備有具有多數氣體噴出孔312之圓形電極板310及可裝卸自如地支撐電極板310上面之電極支撐體320。電極支撐體320係形成為與電極板310幾乎相同直徑之圓板狀。另外，內側上部電極302之具體構成例則如後述。
內側上部電極302與外側上部電極304之間係介設有環狀介電體306。 外側上部電極304與處理室110內周壁之間係氣密地介設有例如氧化鋁所構成之環狀絕緣性遮蔽構件308。
外側上部電極304係透過供電筒152、連接器150、上部供電棒148、匹配器146而電連接有第1高頻電源154。第1高頻電源154可輸出40MHz以上(例如100MHz)頻率之高頻電力。
供電筒152係形成為例如下面開口之略圓筒狀，下端部係連接至外側上部電極304。供電筒152之上面中央部係藉由連接器150電連接有上部供電棒148之下端部。上部供電棒148之上端部係連接至匹配器146之輸出側。匹配器146係連接至第1高頻電源154，可整合第1高頻電源154內部阻抗與負荷阻抗。
供電筒152外側係藉由具有與處理室110幾乎相同直徑的側壁之圓筒狀接地導體111所加以覆蓋。接地導體111下端部係連接至處理室110之側壁上部。接地導體111上面中央部係貫穿有上述上部供電棒148，接地導體111與上部供電棒148之接觸部係介設有絕緣構件156。
此處，便就內側上部電極302之具體構成例，參照圖1、圖2來詳細加以說明。圖2係本實施形態之內側上部電極的橫剖視圖。
如圖2所示，內側上部電極302內部係形成有形成為圓盤狀之緩衝室332。內側上部電極302係具有透過分隔壁324而相互區劃出緩衝室332所得之複數氣體室332a~332e。氣體室332a~332e係形成有將處理氣體朝處理室110內噴出之複數氣體噴出孔312。
氣體室332a係晶圓W中央部對應位置所配置之氣體室。氣體室332b係晶圓W中央部對應位置所配置之氣體室，並環繞氣體室332a周圍。以下中，將氣體室332a適當地記載為「中央氣體室332a」，將氣體室332a適當地記載為「中央氣體室332b」。
氣體室332c係晶圓W周緣部對應位置所配置之氣體室，並圍繞中央氣體室332b。以下中，將氣體室332c適當地記載為「周緣氣體室332c」。
氣體室332d係較為晶圓W周緣部要外側位置之聚焦環124的位置對應之位置所配置之氣體室。氣體室332e係聚焦環124要更外側位置對應之位置所配置之氣體室，並圍繞氣體室332d周圍。以下中，將氣體室332d適當地記載為「外側氣體室332d」，將氣體室332e適當地記載為「外側氣體 室332e」。
氣體室332a~332e係從後述之處理氣體供給部200供給有用於電漿處理之處理氣體。被供給至中央氣體室332a、332b之處理氣體係從氣體噴出孔312朝晶圓W中央部噴出。被供給至周緣氣體室332C之處理氣體係從氣體噴出孔312朝晶圓W周緣部噴出。被供給至外側氣體室332d、332e之處理氣體係從氣體噴出孔312朝較晶圓W周緣部要外側位置噴出。
又，氣體室332a~332e係從後述添加氣體供給部250選擇性地供給有用於添加至處理氣體之添加氣體。被供給至中央氣體室332a、332b之添加氣體係與處理氣體一同地從從氣體噴出孔312朝晶圓W中央部噴出。被供給至周緣氣體室332c之添加氣體係與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝晶圓W周緣部噴出。被供給至外側氣體室332d、332e之添加氣體係與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝較晶圓W周緣部更外側位置噴出。
回到圖1的說明。電極支撐體320上面如圖1所示係電連接有下部供電筒170。下部供電筒170係透過連接器150連接至上部供電棒148。夏布供電筒170中途係設有可變電容172。藉由調整該可變電容172之靜電容量，便可調整從第1高頻電源154施加高頻電力時形成於外側上部電極304正下方之電場強度，與形成於內側上部電極302正下方電場強度之相對比率。
處理室110底部係形成有排氣口174。排氣口174係透過排氣管176連接至具備真空泵等之排氣裝置178。藉由以排氣裝置178將處理室110內排氣，便可將處理室110內減壓至所欲壓力。
晶座116係透過匹配器180電連接有第2高頻電源182。第2高頻電源182可輸出例如2MHz~20MHz範圍，例如32MHz頻率之高頻電力。
上部電極300之內側上部電極302係電連接有低通濾波器184。低通濾波器184係用以遮斷來自第1高頻電源154之高頻，而讓來自第2高頻電源182之高頻接地(ground)者。另一方面，構成下部電極之晶座116係電連接有高通濾波器186。高通濾波器186係用以將來自第1高頻電源154之高頻接地(ground)者。
處理氣體供給部200係具有氣體源202及氣體源204。氣體源202及氣體源204係將用於電漿蝕刻處理及電漿CVD處理等的電漿處理之處理氣體 供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e。例如，氣體源202在對反射防止膜(BARC：Bottom Anti-Reflective Coating)等之有機膜進行電漿蝕刻處理的情況，係將作為處理氣體之CF4氣體/CHF3氣體供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e。又，氣體源204在對矽膜進行電漿蝕刻處理的情況，係將作為處理氣體之HBr氣體/He氣體/O2氣體供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e。另外，處理氣體供給部200雖未圖示，但亦可供給其他，用於電漿處理裝置100之各種處理的氣體(例如He氣體等)。
又，處理氣體供給部200係具備有設於各氣體源202、204與內側上部電極302的氣體室332a~332e之間的流量調整閥212、214，與連接至流量調整閥212、214之分流器216。分流器216係連接至分歧流道216a~216e，分歧流道216a~216e係分別連接至內側上部電極302之氣體室332a~332e。被供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e的處理氣體流量係藉由流量調整閥212、214來加以控制。
添加氣體供給部250係具有氣體源252、氣體源254、氣體源256及氣體源258。氣體源252、氣體源254、氣體源256及氣體源258會選擇性地將用於添加至處理氣體的添加氣體供給內側上部電極302的處理室332a~332e。例如，氣體源252在對BARC等有機膜進行電漿蝕刻處理的情況，會對內側上部電極302之處理室332a~332e中的中央氣體室332a及/或中央氣體室332b供給作為添加氣體的第1蝕刻氣體。第1蝕刻氣體係促進電漿蝕刻處理進行的氣體，例如為O2氣體。又，氣體源254在對BARC等有機膜進行電漿蝕刻處理的情況，會對內側上部電極302之處理室332a~332e中的外側氣體室332d及/或外側氣體室332e供給作為添加氣體的第1沉積氣體。第1沉積氣體係延緩電漿蝕刻處理進行之氣體，例如為CH2F2氣體等之CF系氣體及COS氣體中之至少任一氣體。又，氣體源256在對矽膜進行電漿蝕刻的情況，係對內側上部電極302之處理室332a~332e中之中央氣體室332a及/或中央氣體室332b供給作為添加氣體之第2蝕刻氣體。第2蝕刻氣體係促進電漿蝕刻處理進行的氣體，例如為HBr氣體、NF3氣體及Cl2氣體中之至少任一氣體。又，氣體源258在對矽膜進行電漿蝕刻的情況，係對內側上部電極302之處理室332a~332e中之外側氣體室332d及/或外側氣體室332e供給作為添加氣體之第2沉積氣體。第2沉積 氣體係延緩電漿蝕刻處理進行之氣體，例如為O2氣體。
又，添加氣體供給部250係具備有設於各氣體源252、254、258與內側上部電極302之氣體室332a~332e之間的流量調整閥262、264、266、268及流量調整閥263、265、267、269。
流量調整閥262、264、266、268會連接至將各流量調整閥262、264、266、268之輸出加以匯流之匯流流道272，匯流流道272會分歧為分歧流道272a~272e。分歧流道272a~272e係分別連接至內側上部電極302之氣體室332a~332e。分歧流道272a~272e係設有開閉閥282a~282e。開閉閥282a~282e會切換來自各氣體源252、254、256、258之添加氣體的供給及供給停止。被供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e之添加氣體流量係藉由流量調整閥262、264、266、268等來加以控制。
流量調整閥263、265、267、269係連接至將各流量調整閥263、265、267、269之輸出加以匯流之匯流流道273，匯流流道273會分歧為分歧流道273a~273e。分歧流道273a~273e係分別連接至內側上部電極302之氣體室332a~332e。分歧流道273a~273e係設有開閉閥283a~283e。開閉閥283a~283e會切換來自各氣體源252、254、256、258之添加氣體的供給及供給停止。被供給至內側上部電極302之氣體室332a~332e之添加氣體流量係藉由流量調整閥263、265、267、269等來加以控制。
又，電漿處理裝置100之各構成部係構成為連接至控制部400而受到控制。圖3係顯示本實施形態之控制部構成例的方塊圖。如圖3所示，控制部400係具備有構成控制部本體之CPU(中央處理裝置，Central processing Unit)410、設有使用於CPU410所進行之各種數據處理的記憶區域等的RAM(Random Access Memory)420、顯示操作畫面或選擇畫面等而以液晶顯示器等加以構成之顯示機構430、可讓操作員進行程序配方之輸入或編輯等之各種數據輸入及進行對既定記憶媒體之程序配方或程序日誌之輸出等的各種數據輸出而以觸控面板所構成之操作機構440、記憶機構450、以及介面460。
記憶機構450係記憶有例如用以實行電漿處理裝置100之各種處理的處理程式、用以實行其處理程式之必要資訊(數據)等。記憶機構450係由例如記憶體、硬碟(HDD)等所構成。另外，關於記憶機構450所記憶之數據構 造例則於後述。
CPU410會應需要讀出程式數據等，來實行各種處理程式。
介面460係連接有藉由CPI410進行控制之處理氣體供給部200及添加氣體供給部250等之各部。介面460係例如藉由複數之I/O埠所構成。
上述CPU410，與RAM420、顯示機構430、操作機構440、記憶機構450、介面460等係藉由控制匯流排、數據匯流排等之匯流排線而加以連接。
例如，控制部400會以實行後述氣體供給方法之方式來控制電漿處理裝置100之各部。舉一詳細範例，控制部400會對應於基板上所形成之被處理膜種類而選擇內側上部電極302之氣體室332a~332e中供給有添加氣體之處理室與添加氣體種類之組合，並基於所選擇之組合，將添加氣體從添加氣體供給部250供給至氣體室332a~332e。此處，所謂基板係例如為晶圓W。又，所謂被處理膜係相當於例如有機膜或矽膜等。又，控制部400會使用記憶機構450所記憶之數據而實行氣體供給方法。
此處，就記憶機構450所記憶之數據構造例加以說明。圖4係顯示本實施形態之記憶機構所記憶之數據構造例的圖式。如圖4所示，記憶機構450會對應於被處理膜之種類而記憶添加氣體種類與氣體室之組合。被處理膜之種類係表示為電漿處理對象之晶圓W上所形成之被處理膜種類。添加氣體種類係顯示對應於被處理膜種類而供給至內側上部電極302之任一氣體室332a~332e的添加氣體種類。氣體室係表示內側上部電極302之氣體室332a~332e中實際供給有添加氣體之氣體室，「○」標記係表示實際供給有添加氣體之氣體室，「×」標記係表示未供給有添加氣體之氣體室。
例如，圖4寫有「有機膜」之第1行係表示晶圓W之被處理膜為「有機膜」的情況，可選擇對內側上部電極302之氣體室332a~332e中之中央氣體室332a、332b供給第1蝕刻氣體之組合。又，例如圖4之第1行，係表示晶圓W之被處理膜為「有機膜」的情況，可選擇對內側上部電極302之氣體室332a~332e中之外側氣體室332d、332e供給第1沉積氣體之組合。又，例如，圖4寫有「矽膜」之第2行係表示晶圓W之被處理膜為「矽膜」的情況，可選擇對內側上部電極302之氣體室332a~332e中之中央氣體室332a、332b供給第2蝕刻氣體之組合。又，例如圖4之第2行，係表示晶圓W之被處理膜為「矽膜」的情況，可選擇對內側上部電極302之氣體室 332a~332e中之外側氣體室332d、332e供給第2沉積氣體之組合。
接著，就圖1所示之電漿處理裝置100的氣體供給方法加以說明。圖5係顯示本實施形態相關之電漿處理裝置的氣體供給方法之處理順序的流程圖。圖5所示之氣體供給方法在例如將來自處理氣體供給部200之處理氣體供給至處理室110內後，且實行將導入處理室110的處理氣體電漿化之電漿處理前加以實行。又，圖5所示範例中，係就將形成有作為被處理膜之有機膜或矽膜之晶圓W配置於處理室110之範例加以說明。
如圖5所示，電漿處理裝置100之控制部400會判斷是否接收了被處理膜之種類(步驟S101)。例如，控制部400會從操作機構440接收被處理膜之種類。又，控制部400亦可從自主性地檢測被處理膜種類之檢測器等之檢測機構來接收作為檢測結果之被處理膜種類。又，控制部400會將對應於被處理膜種類改變時刻及改變後之被處理膜種類的對照表保存於記憶機構450，當被處理膜種類改變時刻到來時，便可從對照表接收對應於該時刻之被處理膜種類。控制部400在未接收被處理膜種類的情況(步驟S101：No)，會進行待機。
另一方面，控制部400在接收了被處理膜種類的情況(步驟S101：Yes)，會判斷所接收之被處理膜種類是否為有機膜(步驟S102)。控制部400在被處理膜種類係顯示有機膜的情況(步驟S102：Yes)，會參照記憶機構450，選擇將第1蝕刻氣體供給至中央氣體室332a、332b，且將第1沉積氣體供給至外側氣體室332d、332e之組合(步驟S103)。例如，控制部400會從記憶機構450選擇將作為第1蝕刻氣體之O2氣體供給至中央氣體室332a，且將作為第1沉積氣體之CH2F2氣體供給至外側氣體室332d之組合。
接著，控制部400會基於所選擇之組合，將作為第1蝕刻氣體之O2氣體供給至中央氣體室332a、332b(步驟S104)。例如，控制部400會將添加氣體供給部250之流量調整閥262及開閉閥282a、282b控制為開啟狀態，而對中央氣體室332a、332b供給作為第1蝕刻氣體之O2氣體。被供給至中央氣體室332a、332b之作為第1蝕刻氣體的O2氣體會與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝晶圓W中央部噴出。
接著，控制部400會基於所選擇之組合，將作為第1沉積氣體之CH2F2氣體供給至外側氣體室332d、332e(步驟S105)。例如，控制部400會將添 加氣體供給部250之流量調整閥265及開閉閥283a、283b控制為開啟狀態，而對外側氣體室332d、332e供給作為第1沉積氣體之CH2F2氣體。被供給至外側氣體室332d、332e之作為第1沉積氣體的CH2F2氣體會與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝較晶圓W周緣部要外側之位置噴出。
另一方面，控制部400在被處理膜種類係顯示為非有機膜的情況(步驟S102：No)，會判斷被處理膜之種類是否為矽膜(步驟S106)。控制部400在被處理膜種類係顯示為非矽膜的情況(步驟S106：No)，會將處理回到步驟S101。控制部400在被處理膜種類係顯示為矽膜的情況(步驟S106：Yes)，會參照記憶機構450，選擇將第2蝕刻氣體供給至中央氣體室332b，且將第2沉積氣體供給至外側氣體室332e之組合(步驟S107)。例如，控制部400會從記憶機構450選擇對中央氣體室332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr氣體，且對外側氣體室332d供給作為第2沉積氣體之O2氣體之組合，來作為對應於矽膜之組合。
接著，控制部400會基於所選擇之組合，對中央氣體室332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr氣體(步驟S108)。例如，控制部400會將添加氣體供給部250之流量調整閥266及開閉閥282b控制為開啟狀態，而對中央氣體室332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr氣體。被供給至中央氣體室332b之作為第2蝕刻氣體之HBr氣體會與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝晶圓W中央部噴出。
接著，控制部400會基於所選擇之組合，對外側氣體室332d、332e供給作為第2沉積氣體之O2氣體(步驟S109)。例如，控制部400會將添加氣體供給部250之流量調整閥269及開閉閥283d、283e控制為開啟狀態，而對外側氣體室332d、332e供給作為第2沉積氣體之O2氣體。被供給至外側氣體室332d、332e之作為第2沉積氣體之O2氣體會與處理氣體一同地從氣體噴出孔312朝較晶圓W周緣部要外側之位置噴出。
之後，便實行將導入至處理室110內之處理氣體及添加氣體電漿化之電漿處理。實行電漿處理時，會從被電漿化之氣體產生離子等之活性基，藉由該活性基使得晶圓W上之被處理膜被蝕刻。
如此般，本實施形態中，會對應於基板上所形成之被處理膜種類而選擇氣體室332a~332e中供給有添加氣體之氣體室與添加氣體種類之組合， 並基於所選擇之組合，對氣體室332a~332e供給添加氣體。因此，即便為改變被處理膜種類的情況，仍可對應於改變後被處理膜之種類來適當地改變添加氣體之供給位置及添加氣體種類。換言之，可對應於被處理膜種類來改變氣體室332a~332w中從中央氣體室332a、332b導入至晶圓W中央部附近之添加氣體種類，及從外側氣體室332d、332e導入至晶圓W周緣部附近之添加氣體種類。其結果，即便為改變被處理膜種類的情況，仍可相對地調整晶圓W中央部附近之蝕刻率及晶圓W周緣部附近的蝕刻率，可適當地跟隨被處理膜改變來維持被處理膜之被處理面均勻性。
又，本實施形態中，由於係針對氣體室332a~332e中外側氣體室332d、332e供給第1沉積氣體或第2沉積氣體，故可抑制導入至晶圓W周緣部附近之沉積氣體侵入至晶圓W中央部附近。因此，可抑制晶圓W中央部附近之蝕刻率因沉積氣體而不當地改變。其結果，可精度良好地維持被處理膜之被處理面均勻性。
另外，上述處理順序並未限定於上述順序，可在與處理內容不矛盾的範圍下適當地改變。例如，亦可併行實施上述步驟S104與S105。又，例如，亦可併行實施上述步驟S108與S109。
又，圖5所示範例中，雖例示在被處理膜種類為有機膜的情況，係選擇對中央氣體室供給第1蝕刻氣體，且對外側氣體室供給第1沉積氣體之組合的範例，但所選擇之組合並不限於此。例如，上述步驟S103中亦可選擇對中央氣體室供給第1蝕刻氣體之組合。步驟S103中，在選擇對中央氣體室供給第1蝕刻氣體之組合的情況，便可省略上述步驟S105。又，例如，上述步驟S103中亦可選擇對外側氣體室供給第1沉積氣體之組合。步驟S103中，在選擇對外側氣體室供給第1沉積氣體之組合的情況，便可省略上述步驟S104。
又，圖5所示範例中，雖例示在被處理膜種類為矽膜的情況，係選擇對中央氣體室供給第2蝕刻氣體，且對外側氣體室供給第2沉積氣體之組合的範例，但所選擇之組合並不限於此。例如，上述步驟S107中亦可選擇對中央氣體室供給第2蝕刻氣體之組合。步驟S107中，在選擇對中央氣體室供給第2蝕刻氣體之組合的情況，便可省略上述步驟S109。又，例如，上述步驟S107中亦可選擇對外側氣體室供給第2沉積氣體之組合。步驟 S107中，在選擇對外側氣體室供給第2沉積氣體之組合的情況，便可省略上述步驟S108。
接著，就本實施形態的氣體供給方法及電漿處理裝置之效果加以說明。圖6A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其1)。圖6B及圖6C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其1)。
圖6A中，縱軸係表示以CF4/CHF3/O2=100/100/3sccm之處理氣體蝕刻為晶圓W上之有機膜的BARC情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖6B中，縱軸係表示將CH2F2=10sccm之第1沉積氣體供給至外側氣體室332d，且以CF4/CHF3/O2=100/100/3sccm之處理氣體蝕刻為晶圓W上之有機膜的BARC情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖6C中，縱軸係表示將CH2F2=10sccm之第1沉積氣體供給至外側氣體室332e，且以CF4/CHF3/O2=100/100/3sccm之處理氣體蝕刻為晶圓W上之有機膜的BARC情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖6A~圖6C中，橫軸係表示晶圓W之徑向位置。亦即，圖6A~圖6C係以晶圓W中心位置為「0」，表示晶圓W之「-150(mm)」位置至「+150(mm)」位置之蝕刻率。另外，圖6A~圖6C中，其他條件係使用處理室110內之壓力為60mTorr(8Pa)，第1高頻電源之輸出/第2高頻電源之輸出=300/50W。
如圖6A所示，未使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W周緣部之蝕刻率會較晶圓W中央部之蝕刻率要高。亦即，在未對外側氣體室332d、332e供給作為第1沉積氣體之CH2F2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差並無法滿足預定之容許範圍。
相對於此，如圖6B及圖6C所示，在使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W周緣部之蝕刻率與晶圓W中央部之蝕刻率會相對地被均勻地調整。亦即，在對外側氣體室332d、332e供給作為第1沉積氣體之CH2F2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差會滿足預定之容許範圍。
圖7A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其2)。圖7B係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其2)。
圖7A中，縱軸係表示以CF4/CHF3=100/100sccm之處理氣體蝕刻為晶 圓W上之有機膜的BARC情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖7B中，縱軸係表示將O2=3sccm之第1蝕刻氣體供給至中央氣體室332b，且以CF4/CHF3=100/100sccm之處理氣體蝕刻為晶圓W上之有機膜的BARC情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖7A及圖7B中，橫軸係表示晶圓W之徑向位置。亦即，圖7A及圖7B係以晶圓W中心位置為「0」，表示晶圓W之「-150(mm)」位置至「+150(mm)」位置之蝕刻率。另外，圖7A及圖7B中，其他條件係使用處理室110內之壓力為60mTorr(8Pa)，第1高頻電源之輸出/第2高頻電源之輸出=300/50W。
如圖7A所示，未使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W周緣部之蝕刻率會較晶圓W中央部之蝕刻率要高。亦即，在未對中央氣體室332b供給作為第1蝕刻氣體之O2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差並無法滿足預定之容許範圍。
相對於此，如圖7B所示，在使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W周緣部之蝕刻率與晶圓W中央部之蝕刻率會相對地被均勻地調整。亦即，在對中央氣體室332b供給作為第1蝕刻氣體之O2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差會滿足預定之容許範圍。
圖8A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其3)。圖8B及圖8C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其3)。
圖8A中，縱軸係表示以O2=6sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖8B中，縱軸係表示將HBr=360sccm之第2蝕刻氣體供給至中央氣體室332a，且以O2=6sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖8C中，縱軸係表示將HBr=360sccm之第2蝕刻氣體供給至中央氣體室332b，且以O2=6sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖8A~圖8C中，橫軸係表示晶圓W之徑向位置。亦即，圖8A~圖8C係以晶圓W中心位置為「0」，表示晶圓W之「-150(mm)」位置至「+150(mm)」位置之蝕刻率。另外，圖8A~圖8C中，其他條件係使用處理室110內之壓力為10mTorr(1.3Pa)，第1高頻電源之輸出/第2高頻電源之輸出=200/200W。
如圖8A所示，未使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中 央部之蝕刻率會較晶圓W周緣部之蝕刻率要低。亦即，在未對中央氣體室332a、332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差並無法滿足預定之容許範圍。
相對於此，如圖8B及圖8C所示，在使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率會相對地被均勻地調整。亦即，在對中央氣體室332a、332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差會滿足預定之容許範圍。
圖9A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其4)。圖9B及圖9C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其4)。
圖9A中，縱軸係表示以HBr/He/O2=180/100/7sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖9B中，縱軸係表示將NF3=37sccm之第2蝕刻氣體供給至中央氣體室332a，且以HBr/He/O2=180/100/7sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖9C中，縱軸係表示將NF3=37sccm之第2蝕刻氣體供給至中央氣體室332b，且以HBr/He/O2=180/100/7sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖9A~圖9C中，橫軸係表示晶圓W之徑向位置。亦即，圖9A~圖9C係以晶圓W中心位置為「0」，表示晶圓W之「-150(mm)」位置至「+150(mm)」位置之蝕刻率。另外，圖9A~圖9C中，其他條件係使用處理室110內之壓力為15mTorr(2Pa)，第1高頻電源之輸出/第2高頻電源之輸出=300/270W。
如圖9A所示，未使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中央部之蝕刻率會較晶圓W周緣部之蝕刻率要低。亦即，在未對中央氣體室332a、332b供給作為第2蝕刻氣體之NF3的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差並無法滿足預定之容許範圍。
相對於此，如圖9B及圖9C所示，在使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率會相對地被均勻地調整。亦即，在對中央氣體室332a、332b供給作為第2蝕刻氣體之NF3的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差會滿足預定 之容許範圍。
圖10A係顯示不使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其5)。圖10B及圖10C係顯示使用本實施形態之氣體供給方法而蝕刻晶圓情況的蝕刻率之圖式(其5)。
圖10A中，縱軸係表示以HBr=360sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖10B中，縱軸係表示將O2=6sccm之第2沉積氣體供給至外側氣體室332d，且以HBr=360sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖10C中，縱軸係表示將O2=6sccm之第2沉積氣體供給至外側氣體室332e，且以HBr=360sccm之處理氣體蝕刻晶圓W上之矽膜情況之蝕刻率(nm/min)。又，圖10A~圖10C中，橫軸係表示晶圓W之徑向位置。亦即，圖10A~圖10C係以晶圓W中心位置為「0」，表示晶圓W之「-150(mm)」位置至「+150(mm)」位置之蝕刻率。另外，圖10A~圖10C中，其他條件係使用處理室110內之壓力為10mTorr(1.3Pa)，第1高頻電源之輸出/第2高頻電源之輸出=200/200W。
如圖10A所示，未使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中央部之蝕刻率會較晶圓W周緣部之蝕刻率要低。亦即，在未對外側氣體室332d、332e供給作為第2沉積氣體之O2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差並無法滿足預定之容許範圍。
相對於此，如圖10B及圖10C所示，在使用本實施形態之氣體供給方法的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率會相對地被均勻地調整。亦即，在對外側氣體室332d、332e供給作為第2沉積氣體之O2的情況，晶圓W中央部之蝕刻率與晶圓W周緣部之蝕刻率的差會滿足預定之容許範圍。
S101‧‧‧接收了被處理膜種類
S102‧‧‧被處理膜種類係顯示為有機膜
S103‧‧‧選擇對中央氣體室332a,332b供給第1蝕刻氣體，且對外側氣體室332d,332e供給第1沉積氣體之組合
S104‧‧‧選擇對中央氣體室332a,332b供給作為第1蝕刻氣體之O2氣體
S105‧‧‧對外側氣體室332d,332e供給作為第1沉積氣體之CH2F2氣體
S106‧‧‧被處理膜種類係顯示為矽膜
S107‧‧‧選擇對中央氣體室332b供給第2蝕刻氣體，且對外側氣體室332d,332e供給第2沉積氣體之組合
S108‧‧‧選擇對中央氣體室332b供給作為第2蝕刻氣體之HBr氣體
S109‧‧‧對外側氣體室332d,332e供給作為第2沉積氣體之O2氣體

Claims (10)

  1. 一種氣體供給方法，係包含有：準備工序，係對應於被處理膜的種類，而準備複數個在處理室內導入用於電漿處理之處理氣體而區劃出氣體導入部所獲得之複數氣體室中，供給添加氣體之氣體室與該添加氣體種類之組合；配置工序，係將形成有該被處理膜之基板配置於該處理室內；辨識工序，係辨識該基板之該被處理膜的種類；選擇工序，係從該所準備之複數組合中，選擇對應於該經辨識後之該被處理膜的種類之組合；以及添加氣體供給工序，係基於該選擇工序所選擇之該組合，來將該添加氣體供給至該氣體室。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體供給方法，其中該選擇工序在該被處理膜之種類係顯示有機膜的情況，係從該複數氣體室中選擇對該基板中央部對應之位置所配置的氣體室供給作為該添加氣體之第1蝕刻氣體的該組合。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氣體供給方法，其中該選擇工序在該被處理膜之種類係顯示有機膜的情況，係從該複數氣體室中選擇對較該基板周緣部要更外側位置對應之位置所配置之氣體室供給作為該添加氣體之第1沉積氣體的該組合。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之氣體供給方法，其中該選擇工序在該被處理膜之種類係顯示矽膜的情況，係從該複數氣體室中選擇對該基板中央部對應之位置所配置的氣體室供給作為該添加氣體之第2蝕刻氣體的該組合。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之氣體供給方法，其中該選擇工序在該被處理膜之種類係顯示矽膜的情況，係從該複數氣體室中選擇對較該基板周緣部要更外側位置對應之位置所配置之氣體室供給作為該添加氣 體之第2沉積氣體的該組合。
  6. 如申請專利範圍第或2項之氣體供給方法，其中該第1蝕刻氣體為O2氣體。
  7. 如申請專利範圍第或3項之氣體供給方法，其中該第1沉積氣體為CF系氣體及COS氣體中之至少任一氣體。
  8. 如申請專利範圍第或4項之氣體供給方法，其中該第2蝕刻氣體為HBr氣體、NF3氣體及Cl2氣體中至少任一氣體。
  9. 如申請專利範圍第或5項之氣體供給方法，其中該第2沉積氣體為O2氣體。
  10. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理室，係配置有形成被處理膜之基板；氣體導入部，係將用於電漿處理之處理氣體導入該處理室內；添加氣體供給部，係對區劃出該氣體導入部之複數氣體室供給添加氣體；以及控制部，係實行以下工序：準備工序，係對應於該被處理膜之種類，而準備複數個該複數氣體室中供給該添加氣體之氣體室與該添加氣體種類之組合；配置工序，係將形成有該被處理膜之該基板配置於該處理室內；辨識工序，係辨識該基板之該被處理膜的種類選擇工序，係從該所準備之複數組合中，選擇對應於該經辨識後之該被處理膜的種類之組合；以及添加氣體供給工序，係基於該選擇工序所選擇之該組合，來將該添加氣體供給至該氣體室。
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