TWI893112B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

於一個例示性實施方式中，提供一種基板處理方法。基板處理方法包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；將包含選自由C ₄H ₂F ₆氣體、C ₄H ₂F ₈氣體、C ₃H ₂F ₄氣體及C ₃H ₂F ₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至腔室內而生成電漿，對基板之含矽膜進行蝕刻。

Description

基板處理方法及基板處理裝置

本發明之例示性實施方式係關於一種基板處理方法及基板處理裝置。

例如，於專利文獻1中揭示有對氧化矽膜進行蝕刻之技術。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2016-122774號公報

本發明提供一種使蝕刻速率提高之技術。

於本發明之一個例示性實施方式中，提供一種基板處理方法，其包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；及將包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至上述腔室內而生成電漿，對上述基板之含矽膜進行蝕刻。

根據本發明之一個例示性實施方式，可提供一種使蝕刻速 率提高之技術。

1:基板處理裝置

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

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:護罩

48:擋板

50:排氣裝置

52:排氣管

62:高頻電源

64:偏壓電源

66:匹配器

68:匹配器

80:控制部

BT:底部

CL:中心基準線

CT:控制部

LLM1:裝載閉鎖模組

LLM2:裝載閉鎖模組

LM:承載器模組

LP1:裝載埠

LP2:裝載埠

LP3:裝載埠

S1:側壁

S2:側壁

SF:含矽膜

MK:遮罩膜

MP:中點

OP:開口

PF:保護膜

PM1:基板處理室

PM2:基板處理室

PM3:基板處理室

PM4:基板處理室

PM5:基板處理室

PM6:基板處理室

PS:基板處理系統

RC:凹部

T1:上表面

TM:搬送模組

UF:基底膜

W:基板

圖1係概略性地表示基板處理裝置1之圖。

圖2係表示高頻電力HF及電氣偏壓之一例之時序圖。

圖3係概略性地表示基板處理系統PS之圖。

圖4係表示基板W之剖面構造之一例之圖。

圖5係表示本處理方法之流程圖。

圖6係表示蝕刻後之遮罩膜MK之形狀之一例之圖。

圖7係表示步驟ST22中之基板W之剖面構造之一例之圖。

圖8係表示實驗1之測定結果之圖。

圖9係表示實驗2之測定結果之圖。

圖10係表示實驗2之測定結果之圖。

圖11係表示實驗3之測定結果之圖。

圖12係表示實驗3之測定結果之圖。

圖13係用以說明凹部RC之剖面形狀之評價方法之一例之圖。

圖14係表示實驗4之測定結果之圖。

圖15係表示實驗4之測定結果之圖。

以下，對本發明之各實施方式進行說明。

於一個例示性實施方式中，提供一種基板處理方法。基板處理方法包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；及將包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之 至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至腔室內而生成電漿，對基板之含矽膜進行蝕刻。

於一個例示性實施方式中，鹵化磷氣體包含選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體或PI₃氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，處理氣體進而包含選自由含有鹵素之氣體、含碳氣體、含氧氣體及含氮氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，含有鹵素之氣體係選自由含氯氣體、含溴氣體及含碘氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，含有鹵素之氣體係選自由Cl₂、SiCl₂、SiCl₄、CCl₄、SiH₂Cl₂、Si₂Cl₆、CHCl₃、SO₂Cl₂、BCl₃、PCl₃、PCl₅、POCl₃、Br₂、HBr、CBr₂F₂、C₂F₅Br、PBr₃、PBr₅、POBr₃、BBr₃、HI、CF₃I、C₂F₅I、C₃F₇I、IF₅、IF₇、I₂及PI₃所組成之群中之至少1種氣體。

於一個例示性實施方式中，含碳氣體係選自由C_aH_b(a及b為1以上之整數)氣體、C_cF_d(c及d為1以上之整數)氣體及CH_eF_f(e及f為1以上之整數)氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，含氮氣體係選自由NF₃氣體、N₂氣體及NH₃氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，處理氣體進而包含含氧氣體，含氧氣體係選自由O₂氣體、CO氣體、CO₂氣體、H₂O氣體及H₂O₂氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，處理氣體進而包含選自由含硼氣體及含硫氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，處理氣體進而包含惰性氣體。

於一個例示性實施方式中，含矽膜包含選自由氧化矽膜、氮化矽膜及多晶矽膜所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，基板具有遮罩，該遮罩於含矽膜上規定至少一個開口且包含有機膜或含金屬膜。

於一個例示性實施方式中，蝕刻工序包含在第1期間、及與第1期間交替之第2期間對基板支持器賦予電氣偏壓之步驟，第1期間內之電氣偏壓為0或第1位準，且第2期間內之電氣偏壓為大於第1位準之第2位準。

於一個例示性實施方式中，蝕刻工序包含在第3期間、及與第3期間交替之第4期間對基板支持器或與基板支持器對向之上部電極供給用以生成電漿之高頻電力的步驟，上述第3期間內之上述高頻電力之位準為0或第3位準，第4期間之高頻電力之位準為大於第3位準之第4位準，且第2期間與第4期間係至少一部分重疊。

於一個例示性實施方式中，電氣偏壓係脈衝電壓。

於一個例示性實施方式中，蝕刻工序包含對與基板支持器對向之上部電極供給直流電壓或低頻電力之步驟。

於一個例示性實施方式中，蝕刻工序包含：第1工序，其係將腔室內設為第1壓力，對基板支持器供給第1電氣偏壓而對含矽膜進行蝕刻；及第2工序，其係將腔室內設為第2壓力，對基板支持器供給第2電氣偏壓而對含矽膜進行蝕刻；且第1壓力與第2壓力不同及/或第1電氣偏壓 與第2電氣偏壓不同。

於一個例示性實施方式中，第1壓力大於第2壓力。

於一個例示性實施方式中，第1電氣偏壓之大小之絕對值大於第2電氣偏壓之大小之絕對值。

於一個例示性實施方式中，交替地重複第1工序與第2工序。

於一個例示性實施方式中，提供一種基板處理方法。基板處理方法包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；及將包含C_xH_yF_z(x為2以上之整數，y及z為1以上之整數)氣體、含氟氣體、及含磷氣體之處理氣體導入至腔室內而生成電漿，對基板之含矽膜進行蝕刻。

於一個例示性實施方式中，含氟氣體係可於腔室內生成HF物種之氣體。

於一個例示性實施方式中，C_xH_yF_z氣體具有1個以上之CF₃基。

於一個例示性實施方式中，C_xH_yF_z氣體包含選自由C₃H₂F₄氣體、C₃H₂F₆氣體、C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體及C₅H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，含磷氣體包含選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體、PI₃氣體、P₄O₁₀氣體、P₄O₈氣體、P₄O₆氣體、PH₃氣體、Ca₃P₂氣體、H₃PO₄氣體及Na₃PO₄氣體所組成之群中之至少1種。

於一個例示性實施方式中，包含如下工序：於腔室內之基 板支持器上準備具有含矽膜之基板；於腔室內生成電漿；及使用電漿中包含之HF物種及C_xH_yF_z(x為2以上之整數，y及z為1以上之整數)物種對含矽膜進行蝕刻；電漿中包含磷之活性種，且HF物種之量最多。

於一個例示性實施方式中，提供一種基板處理裝置。基板處理裝置具備腔室、設置於腔室內之基板支持器、供給用以於腔室內生成電漿之電力之電漿生成部、及控制部，控制部為了對基板支持器上所支持之基板之含矽膜進行蝕刻而執行如下控制，即，將包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至腔室內，藉由自電漿生成部供給之電力而生成電漿。

以下，參照圖式對本發明之各實施方式詳細地進行說明。再者，於各圖式中對相同或同樣之要素標註相同符號，並省略重複之說明。只要事先未特別說明，則基於圖式所示之位置關係說明上下左右等之位置關係。圖式之尺寸比率並不表示實際之比率，又，實際之比率並不限於圖示之比率。

<基板處理裝置1之構成>

圖1係概略性地表示一個例示性實施方式之基板處理裝置1之圖。一個例示性實施方式之基板處理方法(以下稱為「本處理方法」)可使用基板處理裝置1而執行。

圖1所示之基板處理裝置1具備腔室10。腔室10於其內部提供內部空間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耐腐蝕性之膜。具有耐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在內部空間10s與腔室10之外部之間被搬送。通路12p由閘閥12g開閉。閘閥12g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由鋁等之導體形成，且具有大致圓盤形狀。下部電極18設置於電極板16上。下部電極18由鋁等之導體形成，且具有大致圓盤形狀。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之上表面上。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而連接於直流電源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藉由其靜電引力而被吸引至靜電吸盤20，並由靜電吸盤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上且由邊緣環25包圍之區域內。

於下部電極18之內部設置有流路18f。對於流路18f，自設置於腔室10之外部之冷卻器單元經由配管22a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。於基板處理裝置1中，載置於靜電吸盤20上之基板W之溫度藉由熱交換介質與下部電極18之熱交換而進行調整。

於基板處理裝置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之背面之間之間隙。

基板處理裝置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之上部開口封閉。

上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面係內部空間10s側之下表面，劃分形成內部空間10s。頂板34可由產生之焦耳熱較少之低電阻之導電體或半導體形成。頂板34具有沿其板厚方向貫通頂板34之複數個氣體噴出孔34a。

支持體36將頂板34裝卸自如地支持。支持體36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孔36b。複數個氣孔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而連接有氣體源群40。流量控制器群41及閥群42構成氣體供給部。氣體供給部亦可進而包含氣體源群40。氣體源群40包含複數個氣體源。複數個氣體源包含本處理方法中使用之處理氣體之源。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係質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。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之對應之開閉閥而連接於氣體供給管38。

於基板處理裝置1中，沿著腔室本體12之內壁面及支持部13之外周，裝卸自如地設置有護罩46。護罩46防止反應副產物附著於腔室本體12。護罩46例如藉由在由鋁形成之母材之表面形成具有耐腐蝕性之膜而構成。具有耐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耐腐蝕性之膜(氧化釔等之膜)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。

基板處理裝置1具備高頻電源62及偏壓電源64。高頻電源62係產生高頻電力HF之電源。高頻電力HF具有適於生成電漿之第1頻率。第1頻率係例如27MHz~100MHz之範圍內之頻率。高頻電源62經由匹配器66及電極板16而連接於下部電極18。匹配器66具有用以使高頻電源62之負載側(下部電極18側)之阻抗與高頻電源62之輸出阻抗匹配之電路。再者，高頻電源62亦可經由匹配器66而連接於上部電極30。高頻電源62構成一例之電漿生成部。

偏壓電源64係產生電氣偏壓之電源。偏壓電源64電性連接於下部電極18。電氣偏壓具有第2頻率。第2頻率低於第1頻率。第2頻率係例如400kHz~13.56MHz之範圍內之頻率。電氣偏壓與高頻電力HF一 起使用之情形時，被賦予至基板支持器14，以將離子饋入至基板W。於一例中，電氣偏壓被賦予至下部電極18。若電氣偏壓被賦予至下部電極18，則載置於基板支持器14上之基板W之電位於由第2頻率規定之週期內變動。再者，電氣偏壓亦可被賦予至設置於靜電吸盤20內之偏壓電極。

於一實施方式中，電氣偏壓亦可為具有第2頻率之高頻電力LF。高頻電力LF與高頻電力HF一起使用之情形時，用作用以將離子饋入至基板W之高頻偏壓電力。構成為產生高頻電力LF之偏壓電源64經由匹配器68及電極板16而連接於下部電極18。匹配器68具有用以使偏壓電源64之負載側(下部電極18側)之阻抗與偏壓電源64之輸出阻抗匹配之電路。

再者，亦可不使用高頻電力HF，而使用高頻電力LF，即，僅使用單一之高頻電力生成電漿。於該情形時，高頻電力LF之頻率亦可為大於13.56MHz之頻率、例如40MHz。又，於該情形時，基板處理裝置1亦可不具備高頻電源62及匹配器66。於該情形時，偏壓電源64構成一例之電漿生成部。

於另一實施方式中，電氣偏壓亦可為脈衝狀之電壓(脈衝電壓)。於該情形時，偏壓電源可為直流電源。偏壓電源可構成為電源本身供給脈衝電壓，亦可構成為於偏壓電源之下游側具備使電壓脈衝化之器件。於一例中，脈衝電壓以於基板W產生負電位之方式被賦予至下部電極18。脈衝電壓可為矩形波，亦可為三角波，亦可為沖波，或者亦可具有其他波形。

脈衝電壓之週期由第2頻率規定。脈衝電壓之週期包含兩個期間。兩個期間中之一期間之脈衝電壓係負極性之電壓。兩個期間中之 一期間之電壓之位準(即絕對值)高於兩個期間中之另一期間之電壓之位準(即絕對值)。另一期間之電壓可為負極性、正極性之任一種。另一期間之負極性之電壓之位準可大於零，亦可為零。於本實施方式中，偏壓電源64經由低通濾波器及電極板16而連接於下部電極18。再者，偏壓電源64亦可連接於設置於靜電吸盤20內之偏壓電極而代替下部電極18。

於一實施方式中，偏壓電源64亦可對下部電極18賦予電氣偏壓之連續波。即，偏壓電源64亦可將電氣偏壓連續地賦予至下部電極18。

於另一實施方式中，偏壓電源64亦可將電氣偏壓之脈衝波賦予至下部電極18。電氣偏壓之脈衝波可週期性地賦予至下部電極18。電氣偏壓之脈衝波之週期由第3頻率規定。第3頻率低於第2頻率。第3頻率為例如1Hz以上且200kHz以下。於另一例中，第3頻率亦可為5Hz以上且100kHz以下。

電氣偏壓之脈衝波之週期包含兩個期間、即H期間及L期間。H期間內之電氣偏壓之位準(即，電氣偏壓之脈衝之位準)高於L期間內之電氣偏壓之位準。即，亦可藉由使電氣偏壓之位準增減而將電氣偏壓之脈衝波賦予至下部電極18。L期間內之電氣偏壓之位準亦可大於零。或者，L期間內之電氣偏壓之位準亦可為零。即，電氣偏壓之脈衝波亦可藉由交替地切換電氣偏壓對下部電極18之供給與供給停止而賦予至下部電極18。此處，於電氣偏壓為高頻電力LF之情形時，電氣偏壓之位準係高頻電力LF之電力位準。於電氣偏壓為高頻電力LF之情形時，電氣偏壓之脈衝中之高頻電力LF之位準亦可為2kW以上。於電氣偏壓為負極性之直流電壓之脈衝波之情形時，電氣偏壓之位準係負極性之直流電壓之絕對值之 有效值。電氣偏壓之脈衝波之工作比、即H期間於電氣偏壓之脈衝波之週期中所占之比率例如為1%以上且80%以下。於另一例中，電氣偏壓之脈衝波之工作比可為5%以上且50%以下。或者，電氣偏壓之脈衝波之工作比亦可為50%以上且99%以下。再者，供給電氣偏壓之期間中，L期間相當於上述之第1期間，H期間相當於上述之第2期間。又，L期間內之電氣偏壓之位準相當於上述之0或第1位準，H期間內之電氣偏壓之位準相當於上述之第2位準。

於一實施方式中，高頻電源62亦可供給高頻電力HF之連續波。即，高頻電源62亦可連續地供給高頻電力HF。

於另一實施方式中，高頻電源62亦可供給高頻電力HF之脈衝波。高頻電力HF之脈衝波可週期性地供給。高頻電力HF之脈衝波之週期由第4頻率規定。第4頻率低於第2頻率。於一實施方式中，第4頻率與第3頻率相同。高頻電力HF之脈衝波之週期包含兩個期間、即H期間及L期間。H期間之高頻電力HF之電力位準高於兩個期間中之L期間之高頻電力HF之電力位準。L期間之高頻電力HF之電力位準可大於零，亦可為零。再者，供給高頻電力HF之期間中，L期間相當於上述之第3期間，H期間相當於上述之第4期間。又，L期間之高頻電力HF之位準相當於上述之0或第3位準，H期間內之電氣偏壓之位準相當於上述之第4位準。

再者，高頻電力HF之脈衝波之週期亦可與電氣偏壓之脈衝波之週期同步。高頻電力HF之脈衝波之週期中之H期間亦可與電氣偏壓之脈衝波之週期中之H期間同步。或者，高頻電力HF之脈衝波之週期中之H期間亦可與電氣偏壓之脈衝波之週期中之H期間不同步。高頻電力HF之脈衝波之週期中之H期間之時間長既可與電氣偏壓之脈衝波之週期中之H期 間之時間長相同，亦可不同。高頻電力HF之脈衝波之週期中之H期間之一部分或全部亦可與電氣偏壓之脈衝波之週期中之H期間重疊。

圖2係表示高頻電力HF及電氣偏壓之一例之時序圖。圖2係高頻電力HF及電氣偏壓均使用脈衝波之例。於圖2中，橫軸表示時間。於圖2中，縱軸表示高頻電力HF及電氣偏壓之電力位準。高頻電力HF之「L1」表示未供給高頻電力HF或者低於以「H1」表示之電力位準。電氣偏壓之「L2」表示未供給電氣偏壓或者低於以「H2」表示之電力位準。於電氣偏壓為負極性之直流電壓之脈衝波之情形時，電氣偏壓之位準係負極性之直流電壓之絕對值之有效值。再者，圖2之高頻電力HF及電氣偏壓之電力位準之大小並不表示兩者之相對關係，可任意地設定。圖2係高頻電力HF之脈衝波之週期與電氣偏壓之脈衝波之週期同步且高頻電力HF之脈衝波之H期間及L期間之時間長與電氣偏壓之脈衝波之H期間及L期間之時間長相同之例。

返回至圖1繼續說明。基板處理裝置1進而具備電源70。電源70連接於上部電極30。於一例中，電源70可構成為於電漿處理中對上部電極30供給直流電壓或低頻電力。例如，電源70可對上部電極30供給負極性之直流電壓，亦可週期性地供給低頻電力。直流電壓或低頻電力可以脈衝波之形式供給，亦可以連續波之形式供給。於本實施方式中，存在於電漿處理空間10s內之正離子被饋入至上部電極30並與之發生碰撞。藉此，自上部電極30釋放二次電子。所釋放之二次電子將遮罩膜MK改質，使遮罩膜MK之耐蝕刻性提高。又，二次電子有助於提高電漿密度。又，藉由二次電子之照射而基板W之帶電狀態得以中和，因此，可提高離子朝藉由蝕刻所形成之凹部內之直進性。進而，於上部電極30包含含矽材料之 情形時，藉由正離子之碰撞而矽與二次電子一起釋放。所釋放之矽係與電漿中之氧鍵結而形成為氧化矽化合物，並沈積於遮罩上而作為保護膜發揮功能。根據以上，藉由對上部電極30供給直流電壓或低頻電力，不僅改善選擇比，還可獲得抑制藉由蝕刻所形成之凹部處之形狀異常、改善蝕刻速率等效果。

於基板處理裝置1中進行電漿處理之情形時，自氣體供給部向內部空間10s供給氣體。又，藉由供給高頻電力HF及/或電氣偏壓，於上部電極30與下部電極18之間生成高頻電場。所生成之高頻電場自內部空間10s中之氣體生成電漿。

基板處理裝置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控制基板處理裝置1之各部。於控制部80，操作員可使用輸入裝置進行指令之輸入操作等，以對基板處理裝置1進行管理。又，於控制部80，可藉由顯示裝置使基板處理裝置1之運轉狀況可視化並加以顯示。進而，於記憶部儲存有控制程式及製程配方資料。控制程式由處理器執行，以於基板處理裝置1中執行各種處理。處理器執行控制程式，根據製程配方資料控制基板處理裝置1之各部。於一個例示性實施方式中，控制部80之一部分或全部可設置成基板處理裝置1之外部之裝置之構成之一部分。

<基板處理系統PS之構成>

圖3係概略性地表示1個例示性實施方式之基板處理系統PS之圖。本處理方法亦可使用基板處理系統PS而執行。

基板處理系統PS具有基板處理室PM1~PM6(以下，亦統 稱為「基板處理模組PM」)、搬送模組TM、裝載閉鎖模組LLM1及LLM2(以下，亦統稱為「裝載閉鎖模組LLM」)、承載器模組LM、及裝載埠LP1至LP3(以下，亦統稱為「裝載埠LP」)。控制部CT控制基板處理系統PS之各構成，對基板W執行特定處理。

基板處理模組PM係於其內部對基板W執行蝕刻處理、修整處理、成膜處理、退火處理、摻雜處理、微影處理、清洗處理、灰化處理等處理。基板處理模組PM之一部分可為測定模組，亦可測定形成於基板W上之膜之膜厚或形成於基板W上之圖案之尺寸等。圖1所示之基板處理裝置1係基板處理模組PM之一例。

搬送模組TM具有搬送基板W之搬送裝置，於基板處理模組PM間或基板處理模組PM與裝載閉鎖模組LLM之間搬送基板W。基板處理模組PM及裝載閉鎖模組LLM係與搬送模組TM鄰接地配置。搬送模組TM與基板處理模組PM及裝載閉鎖模組LLM藉由可開閉之閘閥而於空間上隔離或連結。

裝載閉鎖模組LLM1及LLM2設置於搬送模組TM與承載器模組LM之間。裝載閉鎖模組LLM可將其內部之壓力切換成大氣壓或真空。裝載閉鎖模組LLM將基板W自為大氣壓之承載器模組LM搬送至為真空之搬送模組TM，又，自為真空之搬送模組TM搬送至為大氣壓之承載器模組LM。

承載器模組LM具有搬送基板W之搬送裝置，於裝載閉鎖模組LLM與裝載埠LP之間搬送基板W。裝載埠LP內之內部可供載置例如能夠收納25片基板W之FOUP(Front Opening Unified Pod，前開式晶圓傳送盒)或空的FOUP。承載器模組LM自裝載埠LP內之FOUP取出基板W， 並搬送至裝載閉鎖模組LLM。又，承載器模組LM自裝載閉鎖模組LLM取出基板W，並搬送至裝載埠LP內之FOUP。

控制部CT控制基板處理系統PS之各構成，對基板W執行特定處理。控制部CT儲存有設定有製程之步序、製程之條件、搬送條件等之製程配方，根據該製程配方控制基板處理系統PS之各構成，以對基板W執行特定處理。控制部CT亦可兼具圖1所示之基板處理裝置1之控制部80之一部分或全部之功能。

<基板W之一例>

圖4係表示基板W之剖面構造之一例之圖。基板W係可應用本處理方法之基板之一例。基板W具有含矽膜SF。基板W可具有基底膜UF及遮罩膜MK。如圖4所示，基板W可將基底膜UF、含矽膜SF及遮罩膜MK依序積層而形成。

基底膜UF例如可為矽晶圓或形成於矽晶圓上之有機膜、介電膜、金屬膜、半導體膜等。基底膜UF可由複數個膜積層而構成。

含矽膜SF可為氧化矽膜、氮化矽膜、氮氧化矽膜(SiON膜)、Si-ARC(Anti-Reflection Coating，抗反射塗層)膜。含矽膜SF可包含多晶矽膜。含矽膜SF可由複數個膜積層而構成。例如，含矽膜SF可由氧化矽膜與多晶矽膜交替地積層而構成。於一例中，含矽膜SF係由氧化矽膜與氮化矽膜交替地積層所得之積層膜。

基底膜UF及/或含矽膜SF可利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、旋轉塗佈法等形成。基底膜UF及/或含矽膜SF可為平坦之膜，又，亦可為具有凹凸之膜。

遮罩膜MK形成於含矽膜SF上。遮罩膜MK於含矽膜SF上 規定至少1個開口OP。開口OP係含矽膜SF上之空間，且由遮罩膜MK之側壁S1包圍。即，於圖4中，含矽膜SF具有由遮罩膜MK覆蓋之區域、及於開口OP之底部露出之區域。

開口OP於俯視基板W時(於圖4之自上往下之方向上觀察基板W時)，可具有任意之形狀。該形狀例如可為孔形狀或線形狀、孔形狀與線形狀之組合。遮罩膜MK亦可具有複數個側壁S1，且由複數個側壁S1規定複數個開口OP。複數個開口OP亦可分別具有線形狀，且以固定間隔排列而構成線與間隙圖案。又，複數個開口OP亦可分別具有孔形狀，且構成陣列圖案。

遮罩膜MK例如為有機膜或含金屬膜。有機膜例如可為旋塗式碳膜(SOC)、非晶形碳膜、光阻膜。含金屬膜例如可包含鎢、碳化鎢、氮化鈦。遮罩膜MK可利用CVD法、旋轉塗佈法等形成。開口OP可藉由對遮罩膜MK進行蝕刻而形成。遮罩膜MK亦可藉由微影術而形成。

<本處理方法之一例>

圖5係表示本處理方法之流程圖。本處理方法包含準備基板之工序(步驟ST1)、及蝕刻工序(步驟ST2)。以下，以圖1所示之控制部80控制基板處理裝置1之各部而對圖4所示之基板W執行本處理方法之情形為例進行說明。

(步驟ST1：基板之準備)

於步驟ST1中，於腔室10之內部空間10s內準備基板W。於內部空間10s內，基板W配置於基板支持器14之上表面，並由靜電吸盤20保持。形成基板W之各構成之製程之至少一部分可於內部空間10s內進行。又，亦可在基板W之各構成之全部或一部分於基板處理裝置1之外部之裝置或腔 室內形成之後，將基板W搬入至內部空間10s內，並配置於基板支持器14之上表面。

(步驟ST2：蝕刻工序)

於步驟ST2中，執行基板W之含矽膜SF之蝕刻。步驟ST2包含供給處理氣體之工序(步驟ST21)、及生成電漿之工序(步驟ST22)。藉由自處理氣體生成之電漿之活性種(離子、自由基)，對含矽膜SF進行蝕刻。

於步驟ST21中，自氣體供給部向內部空間10s內供給處理氣體。處理氣體包含含氟氣體、C_xH_yF_z(係與上述之含氟氣體不同之氣體，x為2以上之整數，y及z為1以上之整數)氣體(以下，亦將該氣體稱為「C_xH_yF_z氣體」)、及含磷氣體作為反應氣體。再者，於本實施方式中，除非另有記載，否則反應氣體中不包含Ar等高貴氣體。

C_xH_yF_z氣體例如可使用選自由C₂HF₅氣體、C₂H₂F₄氣體、C₂H₃F₃氣體、C₂H₄F₂氣體、C₃HF₇氣體、C₃H₂F₂氣體、C₃H₂F₄氣體、C₃H₂F₆氣體、C₃H₃F₅氣體、C₄H₂F₆氣體、C₄H₅F₅氣體、C₄H₂F₈氣體、C₅H₂F₆氣體、C₅H₂F₁₀氣體及C₅H₃F₇氣體所組成之群中之至少1種。於一例中，作為C_xH_yF_z氣體，使用選自由C₃H₂F₄氣體、C₃H₂F₆氣體、C₄H₂F₆氣體及C₄H₂F₈氣體所組成之群中之至少1種。於另一例中，作為C_xH_yF_z氣體，使用選自由C₃H₂F₄氣體、C₃H₂F₆氣體、C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體及C₅H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種。作為C_xH_yF_z氣體，例如使用C₄H₂F₆氣體時，C₄H₂F₆可為直鏈狀，亦可為環狀。

自包含C_xH_yF_z氣體之處理氣體生成之電漿中包含自C_xH_yF_z氣體解離之C_xH_yF_z物種。於該C_xH_yF_z物種中包含大量的含有2個以上之碳原子之C_xH_yF_z自由基(例如，C₂H₂F自由基、C₂H₂F₂自由基、C₃HF₃自由 基，以下稱為「C_xH_yF_z系自由基」)。C_xH_yF_z系自由基係於遮罩膜MK之表面形成保護該表面之保護膜。該保護膜可抑制含矽膜SF之蝕刻時的遮罩膜MK之蝕刻。因此，C_xH_yF_z系自由基可於含矽膜SF之蝕刻中提高含矽膜SF相對於遮罩膜MK之選擇比(係將含矽膜SF之蝕刻速率除以遮罩膜MK之蝕刻速率所得之值)。

又，自包含C_xH_yF_z氣體之處理氣體生成之電漿中包含大量的自C_xH_yF_z氣體解離及/或自C_xH_yF_z物種進一步解離之HF物種。HF物種包含氟化氫之氣體、自由基及離子之至少任一種。HF物種作為含矽膜SF之蝕刻劑發揮功能。藉由在電漿中包含大量HF物種，而可提高含矽膜SF之蝕刻速率。C_xH_yF_z氣體可具有1個以上之CF₃基。於C_xH_yF_z氣體具有CF₃基之情形時，例如於CH基與CF₃基形成單鍵之情形時，藉由其分子構造而容易解離成HF，從而可於電漿中使HF物種增加。

再者，處理氣體可包含C_xF_z(x為2以上之整數，z為1以上之整數)氣體而代替上述C_xH_yF_z氣體之一部分或全部。具體而言，亦可使用選自由C₂F₂、C₂F₄、C₃F₈、C₄F₆、C₄F₈及C₅F₈所組成之群中之至少1種。藉此，可抑制電漿中之氫之量，例如，可抑制因過多之氫所引起之形態變差或腔室10內之水分增加等。此處，所謂形態係指遮罩膜MK之表面狀態、開口OP之真圓度等與遮罩之形狀相關之特性。

C_xH_yF_z氣體之流量相對於反應氣體之總流量為20體積%以下。C_xH_yF_z氣體之流量相對於反應氣體之總流量，例如亦可為15體積%以下、10體積%以下、5體積%以下。於C_xH_yF_z氣體之流量相對於反應氣體之總流量為20體積%以下之情形時，可抑制於蝕刻中碳過度沈積於遮罩膜MK或含矽膜SF之側壁而導致遮罩膜MK之開口OP堵塞。

含氟氣體可為能夠於電漿處理中在腔室10內生成氟化氫(HF)物種之氣體。HF物種包含氟化氫之氣體、自由基及離子之至少任一種。於一例中，含氟氣體可為HF氣體或氫氟碳氣體。又，含氟氣體亦可為包含氫源及氟源之混合氣體。氫源例如可為H₂、NH₃、H₂O、H₂O₂或烴(CH₄、C₃H₆等)。氟源可為NF₃、SF₆、WF₆、XeF₂、氟碳或氫氟碳。以下，亦可將該等含氟氣體稱為「HF系氣體」。自包含HF系氣體之處理氣體生成之電漿包含大量HF物種(蝕刻劑)。HF系氣體之流量可多於C_xH_yF_z氣體之流量。HF系氣體亦可為主蝕刻劑氣體。HF系氣體於反應氣體之總流量中所占之流量比率可為最大，例如，相對於反應氣體之總流量可為70體積%以上。又，HF系氣體相對於反應氣體之總流量可為96體積%以下。

含磷氣體可於含矽膜SF之蝕刻中保護含矽膜SF之側壁，並且促進含矽膜SF之底部BT處之蝕刻劑之吸附。含磷氣體可為選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體、PI₃氣體、P₄O₁₀氣體、P₄O₈氣體、P₄O₆氣體、PH₃氣體、Ca₃P₂氣體、H₃PO₄氣體及Na₃PO₄氣體所組成之群中之至少1種。該等氣體之中，可使用PF₃氣體、PF₅氣體、PCl₃氣體等含鹵化磷之氣體，又，亦可使用PF₃氣體、PF₅氣體等氟化磷氣體。

處理氣體可進而包含選自由含有鹵素之氣體、含碳氣體、含氮氣體及含氧氣體所組成之群中之至少1種作為反應氣體。於一例中，處理氣體進而包含含氧氣體作為反應氣體。於另一例中，處理氣體進而包含含氧氣體與含有鹵素之氣體及/或含碳氣體作為反應氣體。

含有鹵素之氣體可調整蝕刻中之遮罩膜MK或含矽膜SF之形狀。含有鹵素之氣體亦可為包含氟以外之鹵素元素之氣體。含有鹵素之 氣體可調整蝕刻中之遮罩膜MK或含矽膜SF之形狀。含有鹵素之氣體可為含氯氣體、含溴氣體及/或含碘氣體。作為含氯氣體，可使用Cl₂、SiCl₂、SiCl₄、CCl₄、SiH₂Cl₂、Si₂Cl₆、CHCl₃、SO₂Cl₂、BCl₃、PCl₃、PCl₅、POCl₃等氣體。作為含溴氣體，可使用Br₂、HBr、CBr₂F₂、C₂F₅Br、PBr₃、PBr₅、POBr₃、BBr₃等氣體。作為含碘氣體，可使用HI、CF₃I、C₂F₅I、C₃F₇I、IF₅、IF₇、I₂、PI₃等氣體。於一例中，作為含有鹵素之氣體，使用選自由Cl₂氣體、Br₂氣體、HBr氣體、CF₃I氣體、IF₇氣體及C₂F₅Br所組成之群中之至少1種。於另一例中，作為含有鹵素之氣體，使用Cl₂氣體及HBr氣體。

含碳氣體可於蝕刻中使碳沈積於遮罩膜MK之表面，從而保護該表面。含碳氣體可為選自由C_aH_b(a及b為1以上之整數)氣體、C_cF_d(c及d為1以上之整數)氣體及CH_eF_f(e及f為1以上之整數)氣體所組成之群中之至少1種。C_aH_b氣體例如可為CH₄氣體或C₃H₆氣體等。C_cF_d氣體例如可為CF₄氣體、C₃F₈氣體、C₄F₆氣體或C₄F₈氣體等。CH_eF_f氣體例如可為CH₂F₂氣體、CHF₃氣體或CH₃F氣體等。

含氮氣體可抑制蝕刻時之遮罩膜MK之開口OP之堵塞。含氮氣體例如可為選自由NF₃氣體、N₂氣體及NH₃氣體所組成之群中之至少1種氣體。

含氧氣體與含氮氣體同樣地，可抑制蝕刻時之遮罩膜MK之開口OP之堵塞。含氧氣體例如可為選自由O₂、CO、CO₂、H₂O及H₂O₂所組成之群中之至少1種氣體。於一例中，處理氣體包含H₂O以外之含氧氣體、即選自由O₂、CO、CO₂及H₂O₂所組成之群中之至少1種氣體。含氧氣體對遮罩膜MK之損傷較少，可抑制形態變差。

圖6係表示蝕刻後之遮罩膜MK之形狀之一例之圖。圖6係於基板處理裝置1中對具有與基板W相同之構造之樣品基板進行蝕刻時之遮罩膜MK之形狀(俯視)之一例。於圖6中，「No.」表示蝕刻後之樣品基板之試樣編號。「處理氣體」表示蝕刻時所使用之處理氣體，「A」表示包含HF氣體、C₄H₂F₆氣體、O₂氣體、NF₃氣體、HBr氣體及Cl₂氣體之處理氣體(以下稱為「處理氣體A」)。處理氣體A包含相對於反應氣體之總流量為80體積%以上的HF氣體，且包含相對於反應氣體之總流量為4~5體積%的O₂氣體。「處理氣體」之「B」表示不含NF₃氣體且相應地使O₂氣體之流量增加，除此以外與處理氣體A相同之處理氣體(以下稱為「處理氣體B」)。處理氣體B包含相對於反應氣體之總流量為6~7體積%的O₂氣體。「上部電極施加」之「有」表示於蝕刻中對基板處理裝置1之上部電極30供給負極性之直流電壓，「無」表示不對上部電極30供給負極性之直流電壓。根據圖6之「遮罩形狀」可知，於「上部電極施加」之「有」之情形及「無」之情形時，使用包含NF₃之處理氣體A時(試樣1及試樣3)，開口OP之真圓度均會變差，且於遮罩膜MK之表面之一部分產生階差。另一方面，可知使用不含NF₃氣體且O₂氣體之流量增加之處理氣體B時(試樣2及試樣4)，開口OP之真圓度較高，又，不會於遮罩膜MK之表面產生階差，與使用處理氣體A時(試樣1及試樣3)相比，遮罩膜MK之形態得以改善。

又，於除了含磷氣體以外還存在含氧氣體之狀態下，進一步促進含矽膜SF之底部BT處之蝕刻劑之吸附，因此，可使含矽膜SF之蝕刻速率進一步提高。

除此以外，處理氣體亦可包含BF₃、BCl₃、BBr₃、B₂H₆等含硼氣體。又，處理氣體亦可包含SF₆及COS等含硫氣體。

處理氣體可除了上述反應氣體以外，還包含惰性氣體(Ar等高貴氣體)。

供給至內部空間10s內之處理氣體之壓力藉由控制連接於腔室本體12之排氣裝置50之壓力調整閥而調整。處理氣體之壓力例如可為5mTorr(0.7Pa)以上100mTorr(13.3Pa)以下、10mTorr(1.3Pa)以上60mTorr(8.0Pa)以下或20mTorr(2.7Pa)以上40mTorr(5.3Pa)以下。

繼而，於步驟ST22中，自電漿生成部(高頻電源62及/或偏壓電源64)供給高頻電力及/或電氣偏壓。藉此，於上部電極30與基板支持器14之間生成高頻電場，自內部空間10s內之處理氣體生成電漿。所生成之電漿中之離子、自由基等活性種被基板W吸引而對基板W進行蝕刻。

圖7係表示步驟ST22中之基板W之剖面構造之一例之圖。執行步驟ST22時，遮罩膜MK作為遮罩發揮功能，含矽膜SF中與遮罩膜MK之開口OP對應之部分於深度方向(圖7中自上往下之方向)上被蝕刻，而形成凹部RC。凹部RC係由含矽膜SF之側壁S2所包圍之空間。步驟ST22中形成之凹部RC之縱橫比可為20以上，亦可為30以上、40以上、50以上或100以上。

於本處理方法中，處理氣體包含C_xH_yF_z氣體及HF系氣體，於電漿中生成大量HF物種。因此，執行步驟ST22時，可甚至對形成於含矽膜SF之凹部RC之底部BT充分供給HF物種(蝕刻劑)。又，於本處理方法中，處理氣體包含含磷氣體。電漿中之磷活性種(離子、自由基)可促進凹部RC之底部BT處之HF物種(蝕刻劑)之吸附。藉此，可提高含矽膜SF之蝕刻速率。

再者，於步驟ST22中，可將基板支持器14之溫度控制為低 溫。基板支持器14之溫度例如可為20℃以下，亦可為0℃以下、-10℃以下、-20℃以下、-30℃以下或-40℃以下、-70℃以下。基板支持器14之溫度可藉由自冷卻器單元供給之熱交換介質進行調整。HF物種之吸附係數於低溫下進一步增加。因此，藉由將基板支持器14之溫度控制為低溫而抑制基板W之溫度上升，可促進HF物種(蝕刻劑)於凹部RC之底部BT處之吸附。藉此，可提高含矽膜SF之蝕刻速率。

於本處理方法中，處理氣體包含C_xH_yF_z氣體。C_xH_yF_z氣體於電漿中以高密度生成C_xH_yF_z系自由基。如圖7所示，C_xH_yF_z自由基吸附於遮罩膜MK之表面(上表面T1及側壁S1)而形成保護膜PF。保護膜PF抑制於執行步驟ST22時遮罩膜MK之表面被蝕刻去除(遮罩膜MK之蝕刻速率增加)。藉此，含矽膜SF相對於遮罩膜MK之選擇比提高。

於本處理方法中，處理氣體包含含磷氣體。含磷氣體於電漿中生成磷活性種。磷活性種可與遮罩膜MK中包含之元素鍵結而構成保護膜PF之一部分。例如，於遮罩膜MK含有碳之情形時，磷活性種可與遮罩膜MK表面之碳鍵結而構成保護膜PF之一部分。磷與碳之鍵結能大於碳間之鍵結能，該保護膜PF抑制於執行步驟ST22時遮罩膜MK之表面被蝕刻去除(遮罩膜MK之蝕刻速率增加)。即，處理氣體中包含之含磷氣體可有助於提高含矽膜SF之選擇比。

如圖7所示，C_xH_yF_z自由基所形成之保護膜PF可亦形成於含矽膜SF之側壁S2。該保護膜PF可抑制於執行步驟ST22時含矽膜SF之側壁S2於橫向(圖7之左右方向)上被蝕刻。藉此，可適當地保持形成於含矽膜SF之凹部RC之形狀及/或尺寸。例如，可抑制形成於含矽膜SF之凹部RC之寬度局部變寬(弓曲)或凹部RC於橫向上被蝕刻而於深度方向(圖7之 自上往下之方向)上不呈直線狀地前進(彎曲或扭轉等)。再者，保護膜PF可朝向含矽膜SF之深度方向變薄。

上述電漿中之磷活性種可與含矽膜SF中包含之元素鍵結而構成保護膜PF之一部分。例如，於含矽膜SF為氧化矽膜或氮氧化矽膜等含有氧之膜之情形時，電漿中之磷活性種可與含矽膜SF之氧鍵結而構成保護膜PF之一部分。磷與氧之鍵結於化學性方面較牢固，包含磷與氧之鍵結之保護膜PF不易被以較淺之角度與含矽膜SF之側壁S2發生碰撞之低能量之離子去除。因此，保護膜PF可抑制於執行步驟ST22時含矽膜SF之側壁S2於橫向上被蝕刻。即，處理氣體中包含之含磷氣體可有助於適當地保持形成於含矽膜SF之凹部RC之形狀及/或尺寸(例如抑制弓曲等)。

再者，於步驟ST22中，於內部空間10s內生成電漿時，可自偏壓電源64對基板支持器14週期性地賦予電氣偏壓之脈衝波。藉由週期性地賦予電氣偏壓之脈衝波，可交替地進行蝕刻與保護膜PF之形成。

又，於執行步驟ST2時，可使供給至內部空間10s之C_xH_yF_z氣體之流量變化。例如，可於利用包含第1分壓之C_xH_yF_z氣體之反應氣體進行第1蝕刻之後，利用包含第2分壓之C_xH_yF_z氣體之反應氣體進行第2蝕刻。藉此，例如於含矽膜SF為不同材料之積層膜之情形時，藉由結合要蝕刻之膜之材料控制C_xH_yF_z氣體之流量，可對該積層膜適當地進行蝕刻。

又，於執行步驟ST2時，供給至內部空間10s之C_xH_yF_z氣體之流量可於俯視基板W時在基板W之中心部與周邊部不同。藉此，即便於遮罩膜MK之側壁S1所包圍之開口OP之尺寸在基板W之中心部與周邊部不同之情形時，亦可藉由控制C_xH_yF_z氣體之流量之分佈而修正該尺寸之偏差。

又，於執行步驟ST2時，可變更腔室10(內部空間10s)內之壓力或自偏壓電源64供給至基板支持器14之電氣偏壓。例如，步驟ST2可包含：第1工序，其係將腔室10內設為第1壓力，對基板支持器14供給第1電氣偏壓而對含矽膜SF進行蝕刻；及第2工序，其係將腔室10內設為第2壓力，對基板支持器14供給第2電氣偏壓而對含矽膜SF進行蝕刻。步驟ST2亦可交替地重複第1工序與第2工序。第1壓力可與第2壓力不同，例如可大於第2壓力。第1電氣偏壓可與第2電氣偏壓不同，例如，第1電氣偏壓之絕對值可大於第2電氣偏壓之絕對值。藉由適當調整第1壓力、第2壓力、第1電氣偏壓及第2電氣偏壓，例如，可於第1工序中在凹部RC到達基底膜UF之前或即將到達之前對含矽膜SF進行各向異性蝕刻，於第2工序中以使凹部RC之底部於橫向上擴大之方式進行各向同性蝕刻。

以下，對為了評價本處理方法而進行之各種實驗進行說明。本發明不受以下之實驗任何限定。

(實驗1)

圖8係表示實驗1之測定結果之圖。於實驗1中，測定各種反應氣體中之HF物種之生成量。於實驗1中，向基板處理裝置1之內部空間10s供給C₄H₂F₆氣體、C₄F₈氣體、C₄F₆氣體及CH₂F₂氣體中之任一種與Ar氣體作為反應氣體而生成電漿10分鐘，利用四極質譜儀(quadrupole mass analyzer)測定電漿生成前與電漿生成後之HF強度。基板支持器14之溫度設定為-40℃。圖8之縱軸表示電漿生成前之HF強度與電漿生成後之HF強度之差。縱軸之值越大，則意味著電漿中之HF物種之生成量越多。

如圖8所示，本處理方法之反應氣體之一實施例之C₄H₂F₆氣體與不含氫元素之C₄F₈氣體及C₄F₆氣體相比不言而喻，即便與包含氫元 素之CH₂F₂氣體相比，電漿中之HF物種之生成量亦更多。

(實驗2)

圖9及圖10係表示實驗2之測定結果之圖。圖9表示使用電漿處理裝置1自為氟化氫氣體及氬氣之混合氣體之處理氣體生成電漿而對氧化矽膜進行蝕刻所得的實驗結果。圖10表示使用電漿處理裝置1自為氟化氫氣體、氬氣及PF₃氣體之混合氣體之處理氣體生成電漿而對氧化矽膜進行蝕刻所得的實驗結果。於實驗2中，一面變更基板支持器14之溫度，一面對氧化矽膜進行蝕刻，使用四極質譜儀(quadrupole mass analyzer)，測定氧化矽膜之蝕刻時之氣相中之氟化氫(HF)之量與SiF₃之量。圖9及圖10之橫軸表示基板支持器14之溫度T(℃)，縱軸表示氟化氫(HF)及SiF₃之量(以氦為基準標準化所得之強度)。

如圖9所示，於處理氣體為氟化氫氣體及氬氣之混合氣體之情形時，當基板支持器14之溫度為約-60℃以下之溫度時，作為蝕刻劑之氟化氫(HF)之量減少，藉由氧化矽膜之蝕刻所生成之反應產物即SiF₃之量增加。即，於處理氣體為氟化氫氣體及氬氣之混合氣體之情形時，基板支持器14之溫度為約-60℃以下之溫度時於氧化矽膜之蝕刻中利用之蝕刻劑之量增加。

如圖10所示，於處理氣體為氟化氫氣體、氬氣及PF₃氣體之混合氣體之情形時，當基板支持器14之溫度為約20℃以下之溫度時，作為蝕刻劑之氟化氫(HF)之量減少，藉由氧化矽膜之蝕刻所生成之反應產物即SiF₃之量增加。即，於處理氣體除了包含氟化氫氣體、氬氣以外還包含PF₃氣體之情形時，基板支持器14之溫度為約20℃以下之溫度時，於氧化矽膜之蝕刻中利用之蝕刻劑之量增加。

根據實驗2可知，基板支持器14之溫度越低，則越促進氧化矽膜之蝕刻，從而可改善氧化矽膜相對於遮罩膜MK之選擇比。又，可知於處理氣體包含PF₃氣體之情形時，即，於蝕刻時磷活性種存在於氧化矽膜之表面之狀態下，即便基板支持器14之溫度為約20℃以下之溫度，亦促進蝕刻劑吸附於氧化矽膜，從而可使蝕刻速率提高。

(實驗3)

圖11及圖12係表示實驗3之測定結果之圖。於實驗3中，於基板支持器14上準備具有與基板W相同之構造之樣品基板。向基板處理裝置1之內部空間10s供給處理氣體而生成電漿，對該樣品基板之含矽膜SF進行蝕刻。基板支持器14之溫度設定為-40℃。作為處理氣體，分別使用包含C₄H₂F₆氣體、HF氣體及PF₃氣體之處理氣體1、及包含C₄F₈氣體、HF氣體之處理氣體2。處理氣體1及處理氣體2包含相對於反應氣體之總流量為5體積%以下的C₄F₈氣體及C₄H₂F₆氣體。處理氣體1及處理氣體2包含相對於反應氣體之總流量為90體積%以上的HF氣體。圖11表示凹部RC之縱橫比(AR)與含矽膜SF相對於遮罩膜MK之選擇比(Sel.)之關係。再者，選擇比可藉由將含矽膜SF之蝕刻速率除以遮罩膜MK之蝕刻速率而求出。圖12表示凹部RC之縱橫比(AR)與含矽膜SF之凹部RC之最大寬度(弓曲CD：CD_m[nm])之關係。

如圖11及圖12所示，使用本處理方法之處理氣體之一實施例之處理氣體1時，即便形成於含矽膜SF之凹部RC之縱橫比變高，與使用處理氣體2時相比，亦維持較高之選擇比，並且弓曲CD之增加得以抑制。

(實驗4)

圖13係用以說明凹部RC之剖面形狀之評價方法之一例之圖。於圖13 中，中心基準線CL係通過遮罩膜MK之下表面或含矽膜SF之上表面中之凹部RC之寬度之中點MP的線。藉由沿著凹部RC之深度方向測定中點MP自中心基準線CL之偏移量，可對凹部RC之形狀進行評價。例如，可根據該偏移量對形成於含矽膜SF之凹部RC之彎曲或扭轉進行評價。

圖14及圖15係表示實驗4之測定結果之圖。於實驗4中，於基板支持器14上準備具有與基板W相同之構造之樣品基板。向基板處理裝置1之內部空間10s供給處理氣體而生成電漿，對該樣品基板之含矽膜SF進行蝕刻。基板支持器14之溫度設定為-40℃。作為處理氣體，分別使用與實驗3相同之處理氣體1及處理氣體2。蝕刻後，對處理氣體1及處理氣體2之各情形比較形成於含矽膜SF之5個凹部RC之形狀。

於圖14中，縱軸表示形成於含矽膜SF之凹部RC之深度D(μm)。深度0係與遮罩膜MK之邊界。橫軸表示平均偏移量S(nm)。平均偏移量S係對5個凹部RC分別沿著深度方向測定中點MP自圖13中所說明之中心基準線CL之偏移量，並將該等偏移量平均所得者。如圖14所示，使用本處理方法之一實施例之處理氣體1之情形時，平均偏移量S於整個深度方向上均較小。使用處理氣體2之情形時，隨著凹部RC之深度變大而平均偏移量S變大。

上述之各凹部RC之偏移量可根據該凹部RC之彎曲方向而取正及負之任一值。因此，即便各凹部RC之偏移量之絕對值較大，於各凹部RC之彎曲方向上存在偏差時，平均偏移量S亦可能變小。因此，如圖15所示，亦對各凹部RC之偏移量之絕對值之平均(方差)進行評價。於圖15中，縱軸表示上述5個凹部RC之方差Sabs(nm)。方差Sabs係將各凹部RC之各偏移量之絕對值平均所得者。橫軸表示形成於含矽膜SF之凹部RC 之深度D(μm)。深度0係與遮罩膜MK之邊界。如圖15所示，使用處理氣體1時，與處理氣體2相比，即便深度變大，方差Sabs(nm)之增加亦得以抑制。根據圖15，認為於圖14中使用處理氣體1時平均偏移量S於整個深度方向上較小的原因在於各凹部RC之偏移量本身較小，而並非因為於各凹部RC之彎曲方向上存在正負之偏差。

根據實驗4可知，使用本處理方法之一實施例之處理氣體1時，與使用處理氣體2時相比，凹部RC之彎曲或扭轉得以抑制，而蝕刻進一步於垂直方向上進行。

又，揭示之實施方式進而包含以下之態樣。

(附記1)

一種蝕刻氣體組合物，其包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體。

(附記2)

如附記1之蝕刻氣體組合物，其中上述鹵化磷氣體包含選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體或PI₃氣體所組成之群中之至少1種。

(附記3)

如附記1或2之蝕刻氣體組合物，其進而包含選自由含有鹵素之氣體、含碳氣體、含氧氣體及含氮氣體所組成之群中之至少1種。

(附記4)

如附記3之蝕刻氣體組合物，其中上述含有鹵素之氣體係選自由含氯 氣體、含溴氣體及含碘氣體所組成之群中之至少1種。

(附記5)

如附記3之蝕刻氣體組合物，其中上述含有鹵素之氣體係選自由Cl₂、SiCl₂、SiCl₄、CCl₄、SiH₂Cl₂、Si₂Cl₆、CHCl₃、SO₂Cl₂、BCl₃、PCl₃、PCl₅、POCl₃、Br₂、HBr、CBr₂F₂、C₂F₅Br、PBr₃、PBr₅、POBr₃、BBr₃、HI、CF₃I、C₂F₅I、C₃F₇I、IF₅、IF₇、I₂及PI₃所組成之群中之至少1種氣體。

(附記6)

如附記3至5中任一項之蝕刻氣體組合物，其中上述含碳氣體係選自由C_aH_b(a及b為1以上之整數)氣體、C_cF_d(c及d為1以上之整數)氣體及CH_eF_f(e及f為1以上之整數)氣體所組成之群中之至少1種。

(附記7)

如附記3至6中任一項之蝕刻氣體組合物，其中上述含氮氣體係選自由NF₃氣體、N₂氣體及NH₃氣體所組成之群中之至少1種。

(附記8)

如附記1至6中任一項之蝕刻氣體組合物，其進而包含含氧氣體，且上述含氧氣體係選自由O₂氣體、CO氣體、CO₂氣體、H₂O氣體及H₂O₂氣體所組成之群中之至少1種。

(附記9)

如附記1至8中任一項之蝕刻氣體組合物，其進而包含選自由含硼氣體及含硫氣體所組成之群中之至少1種。

(附記10)

如附記1至9中任一項之蝕刻氣體組合物，其進而包含惰性氣體。

本處理方法可於不脫離本發明之範圍及主旨之情況下進行各種變化。例如，本處理方法除了可使用電容耦合型之基板處理裝置1執行以外，亦可使用利用感應耦合型電漿或微波電漿等任意之電漿源之基板處理裝置而執行。

Claims (27)

1. 一種基板處理方法，其包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；及將包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至上述腔室內而生成電漿，對上述基板之含矽膜進行蝕刻。
2. 如請求項1之基板處理方法，其中上述鹵化磷氣體包含選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體或PI₃氣體所組成之群中之至少1種。
3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述處理氣體進而包含選自由含有鹵素之氣體、含碳氣體、含氧氣體及含氮氣體所組成之群中之至少1種。
4. 如請求項3之基板處理方法，其中上述含有鹵素之氣體係選自由含氯氣體、含溴氣體及含碘氣體所組成之群中之至少1種。
5. 如請求項3之基板處理方法，其中上述含有鹵素之氣體係選自由Cl₂、SiCl₂、SiCl₄、CCl₄、SiH₂Cl₂、Si₂Cl₆、CHCl₃、SO₂Cl₂、BCl₃、PCl₃、PCl₅、POCl₃、Br₂、HBr、CBr₂F₂、C₂F₅Br、PBr₃、PBr₅、 POBr₃、BBr₃、HI、CF₃I、C₂F₅I、C₃F₇I、IF₅、IF₇、I₂及PI₃所組成之群中之至少1種氣體。
6. 如請求項3之基板處理方法，其中上述含碳氣體係選自由C_aH_b(a及b為1以上之整數)氣體、C_cF_d(c及d為1以上之整數)氣體及CH_eF_f(e及f為1以上之整數)氣體所組成之群中之至少1種。
7. 如請求項3之基板處理方法，其中上述含氮氣體係選自由NF₃氣體、N₂氣體及NH₃氣體所組成之群中之至少1種。
8. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述處理氣體進而包含含氧氣體，且上述含氧氣體係選自由O₂氣體、CO氣體、CO₂氣體、H₂O氣體及H₂O₂氣體所組成之群中之至少1種。
9. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述處理氣體進而包含選自由含硼氣體及含硫氣體所組成之群中之至少1種。
10. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述處理氣體進而包含惰性氣體。
11. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述含矽膜包含選自由氧化矽膜、氮化矽膜及多晶矽膜所組成之群中之至少1種。
12. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述基板具有遮罩，該遮罩於上述含矽膜上規定至少一個開口且包含有機膜或含金屬膜。
13. 如請求項1之基板處理方法，其中上述蝕刻工序包含在第1期間、及與上述第1期間交替之第2期間對上述腔室內之基板支持器賦予電氣偏壓之步驟，且上述第1期間內之電氣偏壓為0或第1位準，上述第2期間內之電氣偏壓為大於上述第1位準之第2位準。
14. 如請求項13之基板處理方法，其中上述蝕刻工序包含如下步驟，即，在第3期間、及與上述第3期間交替之第4期間對上述基板支持器或與上述基板支持器對向之上部電極供給用以生成電漿之高頻電力，上述第3期間內之上述高頻電力之位準為0或第3位準，上述第4期間內之上述高頻電力之位準為大於上述第3位準之第4位準，且上述第2期間與上述第4期間係至少一部分重疊。
15. 如請求項13或14之基板處理方法，其中上述電氣偏壓係脈衝電壓。
16. 如請求項1或2之基板處理方法，其中上述蝕刻工序包含對與上述腔室內之基板支持器對向之上部電極供給直流電壓或低頻電力之步驟。
17. 如請求項1之基板處理方法，其中上述蝕刻工序包含：第1工序，其係將上述腔室內設為第1壓力，對上述腔室內之基板支 持器供給第1電氣偏壓而對上述含矽膜進行蝕刻；及第2工序，其係將上述腔室內設為第2壓力，對上述基板支持器供給第2電氣偏壓而對上述含矽膜進行蝕刻；且上述第1壓力與上述第2壓力不同及/或上述第1電氣偏壓與上述第2電氣偏壓不同。
18. 如請求項17之基板處理方法，其中上述第1壓力大於上述第2壓力。
19. 如請求項17或18之基板處理方法，其中上述第1電氣偏壓之大小之絕對值大於上述第2電氣偏壓之大小之絕對值。
20. 如請求項17或18之基板處理方法，其中交替地重複上述第1工序與上述第2工序。
21. 一種基板處理方法，其包含如下工序：於腔室內準備具有含矽膜之基板；及將包含C_xH_yF_z(x為2以上之整數，y及z為1以上之整數)氣體、含氟氣體、及含磷氣體之處理氣體導入至上述腔室內而生成電漿，對上述基板之含矽膜進行蝕刻。
22. 如請求項21之基板處理方法，其中上述含氟氣體係可於上述腔室內生成HF物種之氣體。
23. 如請求項21或22之基板處理方法，其中上述C_xH_yF_z氣體具有1個以上之CF₃基。
24. 如請求項21或22之基板處理方法，其中上述C_xH_yF_z氣體包含選自由C₃H₂F₄氣體、C₃H₂F₆氣體、C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體及C₅H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種。
25. 如請求項21或22之基板處理方法，其中上述含磷氣體包含選自由PF₃氣體、PF₅氣體、POF₃氣體、HPF₆氣體、PCl₃氣體、PCl₅氣體、POCl₃氣體、PBr₃氣體、PBr₅氣體、POBr₃氣體、PI₃氣體、P₄O₁₀氣體、P₄O₈氣體、P₄O₆氣體、PH₃氣體、Ca₃P₂氣體、H₃PO₄氣體及Na₃PO₄氣體所組成之群中之至少1種。
26. 一種基板處理方法，其包含如下工序：於腔室內之基板支持器上準備具有含矽膜之基板；於上述腔室內生成電漿；及使用上述電漿中包含之HF物種及C_xH_yF_z(x為2以上之整數，y及z為1以上之整數)物種而對上述含矽膜進行蝕刻；且上述電漿包含磷之活性種，且上述HF物種之量最多。
27. 一種基板處理裝置，其具備腔室、設置於上述腔室內之基板支持器、供給用以於上述腔室內生成電漿之電力之電漿生成部、及控制部，且上述控制部為了對上述基板支持器上所支持之基板之含矽膜進行蝕 刻而執行如下控制，即，將包含選自由C₄H₂F₆氣體、C₄H₂F₈氣體、C₃H₂F₄氣體及C₃H₂F₆氣體所組成之群中之至少1種氣體、HF氣體、及鹵化磷氣體之處理氣體導入至上述腔室內，藉由自上述電漿生成部供給之電力而生成電漿。