專利名稱：等離子體蝕刻方法和等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體工藝，尤其涉及平行平板型RIE方式的等離子體蝕刻方法和等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
從過去到現(xiàn)在，半導(dǎo)體器件及FPD(Flat Panel Display)的制造工藝中的蝕刻加工在平行平板型的等離子體蝕刻裝置中得到很多的應(yīng)用。平行平板型等離子體蝕刻裝置在處理容器或反應(yīng)室內(nèi)平行地配置上部電極和下部電極，在下部電極的上面裝載被處理基板(半導(dǎo)體晶片、玻璃基板等)，通過匹配器將高頻電壓施加在下部電極及上部電極的至少一個上。憑借該高頻電壓在兩電極間形成的電場使電子加速，由電子與處理氣體分子的電子撞擊電離產(chǎn)生等離子體，憑借由等離子體產(chǎn)生的自由基及離子對基板表面的膜進行蝕刻。特別是，平行平板型的RIE(Reactive Ion Etching)方式通過等離子體中的離子由在基板表面附近產(chǎn)生的離子層的電場進行加速來垂直地入射到基板表面上，可以獲得方向性很好的各向異性蝕刻。概括地說，采用陰極耦合，將上部電極接地，將等離子體激勵用的高頻施加到下部電極上(例如，參照專利文獻1)專利文獻1特開2000-12531號公報。
然而，現(xiàn)有的平行平板型RIE等離子體蝕刻裝置在基板尺寸大的應(yīng)用中尤其是在大口徑(例如300mm)晶片及FPD基板的蝕刻加工中在蝕刻均勻性及蝕刻能力等方面有極限。具體地說，對于鋁、鈦和含鈦金屬類的蝕刻來說，由于要求在低壓下的高密度等離子體，有必要使RF功率變高。然而，RF功率變高的話，存在等離子體集中在基板中心部分附近從而使等離子體密度分布的均勻性及蝕刻的均勻性低下這樣的問題。另外，對于鋁合金、ITO(銦錫氧化物)類的蝕刻及硅氧化膜(SiO2)的蝕刻來說，得不到充分高的蝕刻速率，選擇性不好。由于這些情況，關(guān)于這些被蝕刻材料，采用了對產(chǎn)生高密度等離子體有利的感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置(ICP)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題做出的，本發(fā)明的目的是提供蝕刻能力和蝕刻均勻性都很好的平行平板型RIE方式的等離子體蝕刻方法和等離子體蝕刻裝置。
本發(fā)明的另一目的為提供在兩頻率疊加施加方式中實現(xiàn)匹配電路的小型化和低成本化的等離子體處理裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一等離子體蝕刻方法是為了用等離子體對在被處理基板上的鋁、鈦或含鈦金屬進行蝕刻的等離子體蝕刻方法，其中，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上裝載上述被處理基板，在上述上部電極和上述下部電極之間流入含有氯原子的氣體或以含有氯原子的氣體為主要成分的蝕刻氣體，在上述下部電極上疊加并施加了具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
上述第一等離子體蝕刻方法在鋁、鈦或含鈦金屬的蝕刻方面，在裝載了被處理基板的下部電極上疊加并施加了10MHz～30MHz的第一高頻和2MHz～6MHz的第二高頻，主要方面是，不僅在憑借第一高頻能使等離子體密度最適合的同時憑借第二高頻使自身的偏置電壓最適合，通過兩個高頻的相互作用能夠得到等離子體密度分布的均勻性和自身的偏壓的均勻性，能夠改善蝕刻的均勻性。
在上述等離子體蝕刻方法中，為了獲得等離子體密度分布的均勻化，上述第二高頻的RF功率的相對于上述第一高頻的RF功率的比被設(shè)定在1/10以上，例如，上述第一高頻的RF功率被設(shè)定在1000W以上，上述第二高頻的RF功率被設(shè)定在100W以上。另外，優(yōu)選可以在鹵族的蝕刻氣體中混入氬。通過使處理容器的壓力被設(shè)定在10mTorr以下，能使自身的偏壓更大，使蝕刻能力得到提高。
本發(fā)明的第二等離子體蝕刻方法是為了用等離子體對在被處理基板上的含鋁金屬或ITO(銦錫氧化物)的膜進行蝕刻的等離子體蝕刻方法，其中，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上裝載上述被處理基板，在上述上部電極和上述下部電極之間流入含有氯原子的氣體或以含有氯原子的氣體為主要成分的蝕刻氣體，在上述下部電極上疊加并施加了具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
本發(fā)明的第二等離子體蝕刻方法在對含鋁金屬或ITO(銦錫氧化物)進行蝕刻的方面，通過在裝載了被處理基板的下部電極上疊加并施加了10MHz～30MHz的第一高頻和2MHz～6MHz的第二高頻，主要方面是，不僅在憑借第一高頻能使等離子體密度最適合的同時憑借第二高頻使自身的偏置電壓最適合，通過兩個高頻的相互作用能夠獲得蝕刻速率的提高，能夠改善蝕刻的均勻性。
在上述等離子體蝕刻方法中，為了獲得蝕刻速率的提高，優(yōu)選上述第一高頻的RF功率被設(shè)定在2000W以上，上述第二高頻的RF功率被設(shè)定在1000W以上。另外，可以在鹵族的蝕刻氣體中混入氬。
本發(fā)明的第3個等離子體蝕刻方法是為了用等離子體對在被處理基板上的硅氧化膜進行蝕刻的等離子體蝕刻方法，其中，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上裝載上述被處理基板，在上述上部電極和上述下部電極之間流入含有從由CF4、CHF3、CH2F2，C4F8，SF6構(gòu)成的組中選出的至少1種的蝕刻氣體，在上述下部電極上疊加并施加了具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
在上述第3個等離子體蝕刻方法中，在對硅氧化膜進行蝕刻的方面，通過在裝載了被處理基板的下部電極上疊加并施加了10MHz～30MHz的第一高頻和2MHz～6MHz的第二高頻，主要方面是，不僅在憑借第一高頻能使等離子體密度最適合的同時憑借第二高頻使自身的偏置電壓最適合，通過兩個高頻的相互作用能夠獲得蝕刻速率的提高，能夠改善蝕刻的均勻性。
在上述等離子體蝕刻方法中，為了獲得蝕刻速率的提高，優(yōu)選可以使上述第一高頻的RF功率被設(shè)定在2500W以上，上述第二高頻的RF功率被設(shè)定在2000W以上。另外，可以在蝕刻氣體中添加H2、O2、Ar和He的至少1種。
本發(fā)明的等離子體蝕刻方法可以適用于大型尺寸的被處理基板，特別是可以適用于平板顯示器用的基板。
本發(fā)明的等離子體處理裝置是在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上裝載被處理基板，在兩電極之間形成高頻電場的同時流入處理氣體從而生成上述處理氣體的等離子體，在上述等離子體下在上述被處理基板上進行所希望的等離子體處理的等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置的構(gòu)成是，具有用于在上述下部電極上施加具有第一頻率的第一高頻的第一高頻電源，用于實現(xiàn)在上述第一高頻電源一側(cè)的阻抗與上述下部電極一側(cè)的負載阻抗之間的匹配的在上述第一高頻電源與上述下部電極之間連接的第一匹配電路，用于在上述下部電極上施加具有比上述第一頻率低的第二頻率的第二高頻的第二高頻電源，用于實現(xiàn)在上述第二高頻電源一側(cè)的阻抗與上述下部電極一側(cè)的負載阻抗之間的匹配的在上述第二高頻電源與上述下部電極之間連接的第二匹配電路；上述第二匹配電路是作為在輸出部分具有線圈的T型電路被做成的，上述輸出部分的線圈構(gòu)成用于遮斷來自上述第一高頻電源的上述第一高頻的高頻截止濾波器。
在上述等離子體蝕刻裝置中，在裝載了被處理基板的下部電極上疊加了頻率不同的第一及第二高頻的兩頻率疊加施加方式中，以在最終輸出部分具有線圈的T型電路來構(gòu)成在頻率低的第二高頻一側(cè)的第二匹配電路，由于使用于進行該線圈的匹配調(diào)整匹配電路和用于保護在低頻率一側(cè)的第二高頻電源的高頻截止濾波器兼用，能夠使第二匹配電路的尺寸和造價大幅降低。
在上述等離子體蝕刻裝置中，為了使構(gòu)成第二匹配電路的元件的數(shù)目達到最小，優(yōu)選上述第二匹配電路可以具有在第二高頻電源的輸出端子與下部電極之間的與輸出部分的線圈串聯(lián)地相連接的輸入部分的第一電容器、在上述第一電容器和上述線圈的連接點與接地電位之間連接的第二電容器。在這樣的情況下，優(yōu)先為在進行匹配調(diào)整的情況下，上述第一和第二電容器的至少一個可以是容量可以被可變地調(diào)整的可變電容器。輸出部分的線圈為了保證高頻阻斷功能，優(yōu)選可以具有100歐姆以上的阻抗。
另外，在上述等離子體蝕刻裝置中，為了使等離子體密度的分布特性最優(yōu)化，優(yōu)先為上述第一頻率可以被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)，上述第二頻率可以被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)。上部電極典型地可以連接到接地電位。上述等離子體蝕刻裝置中使用的處理氣體可以是含有Cl2、BCl3、HCl、SF6、CF4、CHF3、CH2、F2、O2、N2、H2、Ar和He中的1種的單一氣體或含有其中的兩種及兩種以上的混合氣體。
根據(jù)本發(fā)明的等離子體蝕刻方法及等離子體蝕刻裝置，憑借以上所述的結(jié)構(gòu)和作用，能夠?qū)崿F(xiàn)在蝕刻能力及蝕刻均勻性方面效果都很好的平行平板型RIE方式的等離子體蝕刻。使用本發(fā)明的等離子體處理裝置，借以上所述的結(jié)構(gòu)和作用，在兩頻率的疊加施加方式方面能夠?qū)崿F(xiàn)匹配電路的小型化并降低造價。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的等離子體蝕刻裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示第一實施例的根據(jù)目視的等離子體密度分布特性的評價結(jié)果的圖。
圖3是表示第一實施例的電子密度分布特性的圖。
圖4是表示比較例的根據(jù)目視的等離子體密度分布特性的評價結(jié)果的圖。
圖5是表示比較例的電子密度分布特性的圖。
圖6是表示比較例的電子密度分布特性的圖。
圖7是表示參考例的電子密度分布特性的圖。
圖8是表示第二實施例的蝕刻速率的偏壓功率依存性的圖。
圖9是表示第3個實施例的蝕刻速率的偏壓功率依存性的圖符號說明10腔室；16下部電極；18上部電極；22處理氣體供給源；34排氣裝置；36第一(源用)匹配器；38第二(配置用)匹配器；40第一(源用)高頻電源；42第二(配置用)高頻電源；58可變電容器；60可變電容器；62線圈。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。
圖1表示了本發(fā)明的一個實施例的等離子體蝕刻裝置的主要部分。這樣的等離子體蝕刻裝置作為平行平板型RIE等離子體蝕刻裝置而被構(gòu)成，例如具有鋁或不銹鋼等的金屬制的真空腔室(處理容器)10。腔室10被可靠地接地。
在腔室10的底面上通過陶瓷等的絕緣板12設(shè)置了例如由鋁構(gòu)成的支持臺14，在這個支持臺14的上面設(shè)有例如由鋁構(gòu)成的下部電極16。這個下部電極16兼用作用于裝載被處理基板(例如FPD基板)G的裝載臺。
在下部電極16的上方與這個電極16平行地相對地配置上部電極18。在這個上部電極18上形成了用于構(gòu)成噴頭的多個貫通孔或氣體排出口18a。在上部電極18的背后設(shè)置的氣體導(dǎo)入口20上，連接了來自處理氣體供給源22的氣體供給管24。在這個氣體供給管24的途中設(shè)有流量調(diào)整器(MFC)26及開關(guān)閥28。
在腔室10的底部設(shè)有排氣口30，通過排氣管32將排氣裝置34連接到排氣口30。排氣裝置34具有渦輪分子泵等的真空泵，這樣，能夠?qū)⑶皇?0內(nèi)的等離子體空間降壓到所希望的真空度。在腔室10的側(cè)壁上設(shè)置了基板搬入搬出口(圖上沒有表示)，通過門閥(gate valve)(圖上沒有表示)將相鄰的腔室的例如載荷鎖存室(圖上沒有表示)連接到這個基板搬入搬出口。
在這個等離子體蝕刻裝置中，將下部電極16電氣地當(dāng)作陰極(負極)耦合裝置。上部電極18通過腔室10連接到接地電位(接地)。另一方面，分別通過第一和第二匹配器36、38將第一和第二高頻電源40、42電氣地連接到下部電極16上。
第一高頻電源40將具有主要用于對等離子體的生成起作用的優(yōu)選的10MHz～30MHz的頻率(例如13.56MHz或27.12MHz)的第一高頻(以下，稱為“源用高頻”)RFs以被要求的功率輸出。第一匹配器36是用于實現(xiàn)高頻電源40一側(cè)的阻抗與下部電極16一側(cè)的負載阻抗的匹配的部件，具有用于進行匹配調(diào)整的匹配電路44和用于保護高頻電源40的帶通濾波器46。
匹配電路44構(gòu)成由兩個可變電容器48、50和1個線圈52組成的L型電路。更詳細地說，在輸入端子(節(jié)點Na)與接地電位之間連接了電容器48，在輸入端子(節(jié)點Na)和輸出端子(節(jié)點Nc)之間相串聯(lián)地連接了線圈52和電容50。由于兩個可變電容48、50的電容容量是可以可變地調(diào)整的，結(jié)果，能夠使包含匹配電路44的下部電極16一側(cè)的負載阻抗在表現(xiàn)上與包含帶通濾波器46的第一高頻電源40一側(cè)的阻抗一致。
帶通濾波器46構(gòu)成為將線圈54和電容器56串聯(lián)連接來組成的串聯(lián)諧振電路，使得在源用高頻RFs附近的頻帶有選擇地通過。如在后面所述，盡管來自高頻電源42的高頻RFb能完全通過匹配電路44，但被這個帶通濾波器阻斷，不能向第一高頻電源40傳播。
第二高頻電源42將具有主要用于對自身的偏壓Vdc的調(diào)整起作用的優(yōu)選的2MHz～6MHz的頻率(例如3.2MHz)的第二高頻(以下，稱為“源用高頻”)RFb以所希望的功率輸出。第二匹配器38是用于實現(xiàn)高頻電源42一側(cè)的阻抗與下部電極16一側(cè)的負載阻抗的匹配的部件，作為由兩個可變電容58、60和1個線圈62組成的T型電路，能夠兼用作匹配調(diào)整用的匹配電路和用于保護高頻電源42的濾波器電路。
更詳細地說，在高頻電源42一側(cè)的匹配器輸入端子與下部電極16一側(cè)的匹配器輸出端子(節(jié)點Nc)之間相串聯(lián)地連接了電容58和線圈62，在電容58和線圈62的連接點(節(jié)點Nb)與接地電位之間連接了電容60。在這個T型電路中，最終輸出部分的線圈62單獨地或與接地一側(cè)的電容60相組合來構(gòu)成高頻截止濾波器，具有阻斷來自第一高頻電源40的源用高頻RFs的功能。為了保證這個高頻阻斷功能，線圈62的阻抗可以被設(shè)定在100歐姆以上。另一方面，由于兩個可變電容58、60的電容容量是可以可變地調(diào)整的，結(jié)果，能夠使包含這個匹配電路(58，60，62)的下部電極16一側(cè)的負載阻抗在表現(xiàn)上與第二高頻電源42一側(cè)的阻抗一致。另外，在匹配器輸出端子(節(jié)點Nc)與下部電極16之間的供電線64可以由供電棒構(gòu)成。
這樣的話，這個實施例的等離子體蝕刻裝置依靠在下部電極16上疊加并施加源用高頻RFs和偏置用高頻RFb的兩頻率疊加施加方式中，以在最終輸出部分具有線圈62的3元件(58，60，62)的T型電路構(gòu)成低頻率一側(cè)的匹配器38，這樣，能夠兼用作為了保護在該線圈62的低頻率一側(cè)即偏置用高頻RFb一側(cè)的高頻電源42的高頻截止濾波器。通過這樣的結(jié)構(gòu)，可以大幅度地降低匹配器38的尺寸和造價。
在這樣的等離子體蝕刻裝置中，為了進行蝕刻，首先將門閥置于開狀態(tài)并將加工對象的基板G搬入到腔室10內(nèi)并裝載在下部電極16上。于是，從處理氣體供給源22將規(guī)定的蝕刻氣體以規(guī)定的流量和流量比導(dǎo)入到腔室10中，憑借排氣裝置34將腔室10內(nèi)的壓力設(shè)定在設(shè)定值。另外，針對下部電極16，幾乎在以規(guī)定的功率從第一高頻電源40施加源用高頻RFs的同時，以規(guī)定的功率從第二高頻電源42施加偏置用的高頻RFb。從噴頭(上部電極)18排出的蝕刻氣體在兩電極16、18之間由高頻放電實現(xiàn)等離子化，憑借由這樣的等離子體生成的自由基或離子對基板G的主面進行蝕刻。
這里，從第一高頻電源40向下部電極16施加的源用高頻RFs主要作用于在下部電極16和上部電極18之間的高頻放電，進而對等離子體的生成有很強的作用。一般來說，對于平行平板型來說，越提高電極間施加的高頻的頻率，越能提高等離子體密度，電極中心部分比電極邊緣部分一側(cè)就更容易提高。另外，越提高源用高頻RFs的功率，向等離子體供應(yīng)的功率就越大，越能提高等離子體密度，然而，在電極中心部分的等離子體容易集中從而使等離子體密度分布的均勻性低下。在這個實施例中，如后面所述，憑借與偏置用高頻RFb的兩個頻率疊加施加，解決了這個問題。
從第二高頻電源42向下部電極16施加的偏置用高頻RFb一次性地對下部電極16或基板G上生成的負的自身偏壓Vdc的大小(絕對值)發(fā)揮作用，進而對將等離子體中的離子引入到基板G的電場的強度發(fā)揮作用。一般來說，在自身偏壓Vdc中在頻率軸上存在極大點，偏置用高頻RFb的頻率如果過高的話(6MHz以上的話)，Vdc反而變小，偏置用高頻RFb的頻率即使變得過低的話Vdc也變小。從該觀點來說，在這個實施例中，將偏置用高頻RFb設(shè)置在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的發(fā)明者對這個實施例中的兩個頻率疊加施加方式的平行平板型RIE等離子體蝕刻裝置重復(fù)地進行了多次實驗并進行了深入考察，憑借適合地選擇源用高頻RFs和偏置用高頻RFb的頻率及功率、以及壓力及蝕刻氣體等的其它的蝕刻條件，不僅能夠分別地對以自由基為基礎(chǔ)的化學(xué)的蝕刻和以離子為基礎(chǔ)的物理的蝕刻實現(xiàn)獨立控制或最優(yōu)化的控制，還能看出，在特定的被蝕刻材料方面能夠使等離子體密度分布的均勻性提高并能得到與ICP(感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置)匹敵的蝕刻能力。
下面，說明本發(fā)明的等離子體蝕刻方法的具體的實施例。
使用圖1的等離子體蝕刻裝置，將在鋁(Al)的蝕刻中的源用高頻RFs(13.56MHz)的功率Ps和偏置用高頻RFb(3.2MHz)的功率Pb作為參數(shù)來評價等離子體密度分布的均勻性。
在配設(shè)了鋁的布線的多層布線結(jié)構(gòu)中，為了容易地實現(xiàn)絕緣膜的埋入，希望在下層，特別是在最下層的鋁的布線上進行錐形蝕刻。在FPD的鋁·錐形蝕刻中，為了能實現(xiàn)各向異性蝕刻，希望降低壓力并提高源用高頻RFs的功率Ps。
然而，如在圖4至圖6的比較例1、2和3所示，在不施加偏置用高頻RFb而僅使用源用高頻RFs的單頻率施加方式中，越提高RFs的功率Ps，越降低腔室內(nèi)的壓力，雖然等離子體密度在各位置上變高，但出現(xiàn)了等離子體密度在電極中心部分附近異常突出地變高的不好的現(xiàn)象。另外，如圖4所示，電極間縫隙(GAP)變大，等離子體密度的均勻性降低。更詳細地說，對于210mm的電極間縫隙(GAP)，在壓力為5mTorr以下，源用高頻RFs的功率Ps為1000W以上的條件下的應(yīng)用中，無法得到均勻性良好的等離子體密度分布。
與此相對，在兩頻率疊加施加方式的實施例1中，如圖2及圖3所示，與源用高頻RFs的功率Ps成比例地，優(yōu)選是以1/10以上的比率選擇偏置用高頻RFb的功率Pb，這樣，即使在上述的應(yīng)用中也能得到幾乎均勻的等離子體密度。通過這樣的方式，使用圖1的等離子體蝕刻裝置，能確認在對基板G上的鋁膜的蝕刻均勻性方面能進行很好的所希望的蝕刻加工。另外，鈦及含鈦金屬是屬于和鋁相同的類的被蝕刻材料，對于這樣的金屬，能夠同樣地在蝕刻均勻性方面進行很好的所希望的蝕刻加工。
另外，圖2及圖4的數(shù)據(jù)是通過在腔室10的側(cè)壁上設(shè)置的監(jiān)測窗(圖中未示出)對腔室內(nèi)部(特別是兩電極間)的等離子發(fā)光狀態(tài)進行目測觀察來進行評價所得到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)等離子體發(fā)光區(qū)域集中在一個地方(通常是中心部分)的現(xiàn)象的時候被認為是均勻性不好(×)，發(fā)現(xiàn)等離子體發(fā)光區(qū)域幾乎一樣地分布的現(xiàn)象的時候被認為是均勻性良好(○)。另一方面，圖3、圖5以及圖6的數(shù)據(jù)是憑借使用網(wǎng)絡(luò)分析器的等離子體吸收探針(PAP)法計算和測量作為電子密度分布的等離子體密度分布的數(shù)據(jù)。
另外，在上述實施例1及比較例1、2中，作為蝕刻氣體使用了氯氣Cl2(流量300或200sccm)，如圖6的參考例所示，用在Cl2氣以適量的流量比混入氬氣Ar(優(yōu)選是Cl2/Ar＝125/75～100/100)的方法能夠改善等離子體密度分布的均勻性。
使用圖1的等離子體蝕刻裝置，在作為鋁合金的一種的鋁釹(AlNd)的蝕刻中，偏置用高頻RFb(3.2MHz)的功率Pb作為參數(shù)來對蝕刻速率的大小進行評價。作為其它的主要的蝕刻條件，將電極間縫隙(GAP)設(shè)定在140mm，將氯氣Cl2(流量300sccm)作為蝕刻氣體，將腔室內(nèi)壓力設(shè)定在5mTorr，溫度(上部電極(T)/下部電極(B)/腔室側(cè)壁(W))＝60/20/60℃，源用高頻RFs(13.56MHz)的功率Pb設(shè)定在2000W。可以使用BCl3等其它鹵族氣體作為蝕刻氣體。
另外，作為被處理基板G，使用了550×650的尺寸的LCD用玻璃基板，如圖8所示，憑借基板上的多個測定點(1～14)對蝕刻速率進行測定，對中心部分(7，8)及中間部分(4，5，10，11)求平均值，對邊緣部分(1，2，3，6，9，12，13，14)求最大值和最小值。
如圖8的圖形所示，偏置用高頻RFb(3.2MHz)的功率Pb變得越高，鋁.釹的蝕刻速率越增大，在Pb＝1000W以上的情況下能夠得到幾乎 以上的蝕刻速率。通過這樣的方式，由于在鋁合金的蝕刻加工中使用了圖1的等離子體蝕刻裝置，能夠確認可以得到與ICP(感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置)相匹敵的程度的充分的蝕刻能力。另外，由于憑借本發(fā)明的兩頻率疊加方式能獲得等離子體密度的均勻化，能獲得蝕刻均勻性的提高。另外，ITO也是屬于與鋁合金同樣的類的被蝕刻材料，對于這種合金能獲得對鋁合金一樣的蝕刻能力。
使用圖1的等離子體蝕刻裝置，將在把硅基板或硅層(Si)作為襯底的硅氧化膜(SiO2)的蝕刻中的偏置用高頻RFb(3.2MHz)的功率Pb作為參數(shù)來測定各蝕刻速率及選擇比。作為其它的主要的蝕刻條件，將電極間縫隙(GAP)設(shè)定在140mm，將CHF3(流量200sccm)作為蝕刻氣體，將腔室內(nèi)壓力設(shè)定在5mTorr，溫度(上部電極(T)/下部電極(B)/腔室側(cè)壁(W))＝60/20/60℃，將源用高頻RFs(27.12MHz)的功率Pb設(shè)定在2500W。這里，源用高頻RFs的頻率被設(shè)定在27.12MHz，為的是得到比設(shè)定在13.56MHz時具有更高密度的等離子體。蝕刻氣體不僅可以使用CHF3，還可以使用CF4、CH2F2和C4F8中的任何1種或兩種的氣體與H2、Ar的混合氣體等。另外，也可以使用SF6、O2及稀有氣體的混合氣體。
如圖9的圖形所示，偏置用高頻RFb(3.2MHz)的功率Pb變得越高，SiO2的蝕刻速率越增大，在處于Pb＝1000W以上的情況下能夠得到幾乎 以上的蝕刻速率，同時，能夠得到大約是10以上的選擇比。這樣的話，由于在SiO2的蝕刻加工中使用了圖1的等離子體蝕刻裝置，能夠確認可以得到與ICP(感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置)相匹敵的程度的充分的蝕刻能力。另外，由于憑借本發(fā)明的兩頻率疊加方式能獲得等離子體密度的均勻化，能獲得蝕刻均勻性的提高。
上述的實施例的等離子體蝕刻裝置(圖1)的基本形態(tài)也可以適用于其它的等離子體處理裝置，例如在進行等離子體CVD、等離子體氧化、等離子體氮化、濺射等的各種等離子體處理裝置中可以有各種變形。另外，本發(fā)明的被處理基板不限于FPD基板，也可以是半導(dǎo)體晶片、光掩模、CD基板、印刷基板等。
權(quán)利要求
1.一種等離子體蝕刻方法，使用等離子體對在被處理基板上的鋁、鈦或含鈦金屬進行蝕刻，其特征在于，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上載置所述被處理基板，在所述上部電極和所述下部電極之間流入含有氯原子的氣體或以其為主要成分的蝕刻氣體，在所述下部電極上疊加并施加具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述第二高頻的RF功率相對于所述第一高頻的RF功率的比被設(shè)定在1/10以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述第一高頻的RF功率被設(shè)定在1000W以上，所述第二高頻的RF功率被設(shè)定在100W以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述處理容器內(nèi)的壓力被設(shè)定在10mTorr以下。
5.一種等離子體蝕刻方法，使用等離子體對在被處理基板上的含鋁金屬或ITO(銦錫氧化物)的膜進行蝕刻，其特征在于，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上載置所述被處理基板，在所述上部電極和所述下部電極之間流入含有氯原子的氣體或以其為主要成分的蝕刻氣體，在所述下部電極上疊加并施加具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述第一高頻的RF功率被設(shè)定在2000W以上，所述第二高頻的RF功率被設(shè)定在1000W以上。
7.一種等離子體蝕刻方法，使用等離子體對在被處理基板上的硅氧化膜進行蝕刻，其特征在于，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上裝載所述被處理基板，在所述上部電極和所述下部電極之間流入含有從由CF4、CHF3、CH2F2，C4F8，SF6構(gòu)成的組中選出的至少1種的蝕刻氣體，在所述下部電極上疊加并施加了具有被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)的第一頻率的第一高頻和具有被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)的第二頻率的第二高頻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述蝕刻氣體含有從由H2、O2、Ar和He構(gòu)成的組中選出的至少1種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述第一高頻的RF功率被設(shè)定在2500W以上，所述第二高頻的RF功率被設(shè)定在2000W以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、5、7中任1項所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述被處理基板是平板顯示器用的基板。
11.一種等離子體處理裝置，在可為真空的處理容器內(nèi)與上部電極相對地配置的下部電極之上載置被處理基板，在兩電極之間形成高頻電場的同時流入處理氣體從而生成所述處理氣體的等離子體，用所述等離子體在所述被處理基板上進行所希望的等離子體處理，具有用于在所述下部電極上施加具有第一頻率的第一高頻的第一高頻電源；用于實現(xiàn)在所述第一高頻電源一側(cè)的阻抗與所述下部電極一側(cè)的負載阻抗之間的匹配的在所述第一高頻電源與所述下部電極之間連接的第一匹配電路；用于在所述下部電極上施加具有比所述第一頻率低的第二頻率的第二高頻的第二高頻電源；以及用于實現(xiàn)在所述第二高頻電源一側(cè)的阻抗與所述下部電極一側(cè)的負載阻抗之間的匹配的在所述第二高頻電源與所述下部電極之間連接的第二匹配電路，所述第二匹配電路構(gòu)成為在輸出部分具有線圈的T型電路，所述輸出部分的線圈構(gòu)成用于遮斷來自所述第一高頻電源的所述第一高頻的高頻截止濾波器。
12.權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述第二匹配電路具有在所述第二高頻電源的輸出端子與所述下部電極之間的與所述輸出部分的線圈串聯(lián)地相連接的輸入部分的第一電容器；和在所述第一電容器和所述線圈的連接點與接地電位之間連接的第二電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述第一和第二電容器的至少一個是電容量可以被可變地調(diào)整的可變電容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述第一頻率被設(shè)定在10MHz～30MHz的范圍內(nèi)，所述第二頻率被設(shè)定在2MHz～6MHz的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述第二匹配電路中的所述輸出部分的線圈具有100歐姆以上的阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述上部電極被連接到接地電位。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述處理氣體是含有Cl2、BCl3、HCl、SF6、CF4、CHF3、CH2、F2、O2、N2、H2、Ar和He中的1種的單一氣體或含有兩種以上的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明在兩頻率疊加施加方式中實現(xiàn)匹配電路的小型化及低造價。在該等離子體蝕刻裝置中，上部電極(18)通過腔室(10)連接到接地電位(接地)，第一高頻電源(40)(例如13.56MHz)及第二高頻電源(42)(例如3.2MHz)分別通過第一和第二匹配器(36、38)電連接到下部電極(16)。低頻率一側(cè)的第二匹配器(38)由在最終輸出部分具有線圈(62)的T型電路來構(gòu)成，并可以兼用作用于遮斷來自該線圈(62)上的第一高頻電源(40)的高頻(13.56MHz)的高頻截止濾波器。
文檔編號H01L21/02GK1581445SQ20041007024
公開日2005年2月16日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者里吉務(wù) 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社