[发明专利]含硅膜的蚀刻方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及非晶硅、氧化硅等含有硅原子的含硅膜的蚀刻方法及装置。

背景技术

氧化硅膜可以通过含有氟化氢等含氟反应气体的处理气体进行蚀刻。非晶硅等基本由硅原子形成的硅膜，可以通过氟化氢等含氟反应气体和臭氧等氧化性反应气体混合而成的处理气体进行蚀刻。

例如，专利文献1、2中记载了在利用臭氧使晶片表面的硅氧化、得到氧化硅的基础上(式1)，使用氢氟酸进行蚀刻的方案。通过氢氟酸蒸气发生器使氢氟酸蒸发，并将该蒸气导入到晶片表面。

专利文献3中记载了通过使CF₄等含氟气体在大气压附近发生放电而生成HF、COF₂等，再使COF₂与在CF₄等中混合的水发生反应得到HF(式2)，利用如此得到的HF对氧化硅进行蚀刻(式3)的方案。

Si+2O₃→SiO₂+2O₂         (式1)

COF₂+H₂O→CO₂+2HF        (式2)

SiO₂+4HF+H₂O→SiF₄+3H₂O  (式3)

专利文献4中记载了通过大气压等离子体放电由加湿的CF₄得到HF(式4)，在其中添加O₃后对氧化硅进行蚀刻的方案。

CF₄+2H₂O→4HF+CO₂  (式4)

专利文献5中记载了使CF₄和O₂发生大气压放电得到自由基，将其从等离子体空间导入到温度20℃或100℃的基板上，对单晶硅进行蚀刻的方案。

专利文献6中记载了使加湿CF₄或干燥CF₄发生大气压放电，并在90℃的基板温度下对晶体硅进行蚀刻的方案。

专利文献7中记载了在低压室内进行的硅的蚀刻中，在基底膜露出的同时或即将露出之前，将蚀刻气体的成分置换为对基底的选择比高的气体种类后进行过蚀刻的方法。

专利文献1：日本特开2003-264160号公报

专利文献2：日本特开2004-55753号公报

专利文献3：日本特开2000-58508号公报

专利文献4：日本特开2002-270575号公报

专利文献5：日本特开平04-358076号公报

专利文献6：日本特开2000-164559号公报

专利文献7：日本特开2002-343798号公报

发明内容

在非晶硅、氧化硅等含硅膜的蚀刻中，在用于生成含氟反应成分的含氟原料中添加的水(参考式4)或通过蚀刻反应生成的水(参考式3)，附着在含硅膜的表面而发生凝聚。在存在已凝聚的水层的部位，蚀刻反应受到阻碍。因此，不能对整个含硅膜均匀地进行蚀刻，含硅膜的一部分容易斑点(斑驳)状残留。

也考虑到当水分附着在含硅膜的表面时进行干燥工序来除去水分，但是处理时间延长，因而并不实用。

如果充分进行过蚀刻，则可以将斑点状残留的含硅膜蚀刻除去，但基底膜会受到过度蚀刻。

根据基底膜的成分等的不同，水分多的情况下含硅膜与基底膜的选择比增大。

为了解决上述课题，本发明提供对基底膜上层叠有含硅膜的被处理物进行蚀刻的方法，其特征在于，使含有含氟反应成分(HF、COF₂等)和H₂O的处理气体或含有含氟反应成分(HF、COF₂等)和含OH基化合物(过氧化氢水、醇等)的处理气体与所述被处理物接触，并随蚀刻的进行改变所述处理气体中的H₂O或含OH基化合物的含有率。

例如，在对基底膜无影响的阶段，优先考虑作为蚀刻对象的含硅膜的蚀刻速率来设定H₂O或含OH基化合物的含有率即可。由此，可以缩短处理时间。在对基底膜有影响的阶段，优先考虑含硅膜与基底膜的蚀刻的选择比来设定H₂O或含OH基化合物的含有率即可。由此，可以抑制基底膜的蚀刻，并且可以防止含硅膜斑点状残留。