CN102834902A - 蚀刻方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻方法及装置，沿着压力接近大气压的传送路径(11)连续传送被处理物(9)。在传送路径(11)的上游侧的位置上，从供给喷嘴(21)向被处理物(9)供给蚀刻液，对金属膜(97)进行湿式蚀刻。接着，在传送路径(11)的下游侧的处理空间(19)，使包含氟系反应成分及氧化性反应成分的蚀刻气体接触被处理物(9)的表面，对半导体膜(94)进行干式蚀刻。氟系反应成分是通过大气压等离子生成的。根据被处理物(9)的传送速度，按照被处理物(9)通过处理空间(19)的期间内的蚀刻深度对应于掺入了杂质的膜部分(96)的厚度的方式，设定蚀刻速率。由此，能够使半导体装置的沟道部分等的蚀刻更高效化，从而能够缩短处理时间。

Description

蚀刻方法及装置
技术领域
本发明涉及在制造平板显示器等半导体装置时对形成在基板上的膜进行蚀刻的方法及装置，特别是涉及适合于TFT(Thin Film Transistor)等开关元件的沟道蚀刻的蚀刻方法及装置。
背景技术
这种半导体装置是通过反复进行成膜、掩模、蚀刻、除去掩模等工序来制造的(参照专利文献1等)。通常，在1个蚀刻工序中只蚀刻1种或相同种类的膜。但是，例如，在TFT的沟道蚀刻工序中，在金属膜的蚀刻之后，对掺入了杂质的半导体膜进行蚀刻。金属膜是例如利用盐酸系等酸性蚀刻液进行湿式蚀刻的。半导体膜是例如利用氟系蚀刻气体进行干式蚀刻的。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-033337号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)
现有的沟道蚀刻中的半导体膜的干式蚀刻是利用真空室内的RIE(Reactive Ion Etching)或真空等离子蚀刻进行的。因此，需要在真空室内容纳金属膜的湿式蚀刻后的被处理基板，且需要进行使真空室内的压力为真空的作业，而且在半导体膜的蚀刻结束后，还需要使真空室内的压力恢复大气压之后从真空室取出被处理基板的作业，因此成为了大量处理。因此，处理时间变长。
(用于解决课题的手段)
为了解决上述课题，本发明所涉及的蚀刻方法对在基板上依次层叠有半导体膜和金属膜并在所述半导体膜的靠所述金属膜侧的膜部分中掺入了杂质的被处理物的所述金属膜及所述半导体膜进行蚀刻，该蚀刻方法的特征在于，包括：传送工序，沿着压力接近大气压的传送路径连续传送所述被处理物；湿式蚀刻工序，在所述传送路径上的位置，向所述被处理物供给对金属具有溶解性的蚀刻液；和干式蚀刻工序，在所述传送路径上的比所述位置更靠传送方向的下游的处理空间，使包括氟系反应成分及氧化性反应成分的蚀刻气体接触所述被处理物的表面，在所述干式蚀刻工序中，使包含氟系原料成分的原料气体在接近大气压的压力下等离子化来生成所述氟系反应成分，并且，根据所述被处理物的传送速度，以使所述被处理物通过所述处理空间的期间内的蚀刻深度对应于(大致等于)所述掺入了杂质的膜部分的厚度的方式，设定对所述半导体膜的蚀刻速率。
通过沿着传送路径连续传送被处理物，从而被处理物通过进行湿式蚀刻工序的位置，接着通过进行干式蚀刻工序的位置即处理空间。所述传送路径的压力接近大气压。因此，所述传送路径上的进行所述湿式蚀刻工序的位置及所述处理空间的压力接近大气压。
在被处理物通过进行所述湿式蚀刻工序的位置时，蚀刻液与被处理物的未被掩模的部分(非掩模部分)的金属膜接触而产生蚀刻反应，对金属膜进行湿式蚀刻。由此，使非掩模部分的半导体膜露出。
接着，被处理物通过所述处理空间时，蚀刻气体与上述非掩模部分的半导体膜接触而产生蚀刻反应。详细而言，构成半导体膜的硅因氧化性反应成分而被氧化，进一步因氟系反应成分而变成SiF4等的挥发性成分。由此，对非掩模部分的半导体膜进行干式蚀刻。根据所述蚀刻速率的设定，当被处理物通过1次所述处理空间时，能够使半导体膜中的掺入了杂质的金属膜侧的膜部分被蚀刻。未掺入杂质的基板侧的膜部分不会被蚀刻而被残留。由此，能够形成沟道部分。
本发明的蚀刻装置对在基板上依次层叠有半导体膜和金属膜并在所述半导体膜的靠所述金属膜侧的膜部分中掺入了杂质的被处理物的所述金属膜及所述半导体膜进行蚀刻，该蚀刻装置的特征在于，具备：传送机构，其沿着压力接近大气压的传送路径连续传送所述被处理物；湿式蚀刻部，其具有在所述传送机构的传送路径上配置的供给喷嘴，从所述供给喷嘴向所述被处理物的表面供给对金属具有溶解性的蚀刻液；和大气压等离子蚀刻部，其具有在彼此之间形成接近大气压的放电空间的至少一对电极、和在所述传送路径上的比所述供给喷嘴更靠下游侧的位置上划分出处理空间的划分部，向所述放电空间导入包含氟系原料成分的原料气体来生成氟系反应成分，并且，使包含所述氟系反应成分及氧化性反应成分的蚀刻气体在所述处理空间内接触所述被处理物的表面，以使在所述被处理物通过所述处理空间的期间内由所述大气压等离子蚀刻部蚀刻的蚀刻深度对应于(大致等于)所述掺入了杂质的膜部分的厚度的方式，设定对所述半导体膜的蚀刻速率。
通过传送机构沿着压力接近大气压的传送路径连续传送被处理物。
于是，首先，被处理物通过传送路径上的配置了供给喷嘴的位置。通过时，蚀刻液与被处理物的非掩模部分的金属膜接触而产生蚀刻反应，在接近大气压的压力下对金属膜进行湿式蚀刻。由此，使非掩模部分的半导体膜露出。
接着，沿着传送路径移动被处理物，使其通过大气压等离子蚀刻部的处理空间。所述传送路径的压力接近大气压。因此，包含在所述传送路径中的所述处理空间的压力接近大气压。在所述处理空间，蚀刻气体与所述非掩模部分的半导体膜接触而产生蚀刻反应。通过所述蚀刻速率的设定，当被处理物通过一次所述处理空间时，半导体膜中的掺入了杂质的金属膜侧的膜部分被蚀刻。未掺入杂质的基板侧的膜部分不会被蚀刻而被残留。由此，能够形成沟道部分。
优选按照所述被处理物通过所述处理空间的期间内的蚀刻深度成为稍微超过掺入了所述杂质的膜部分的厚度的深度的方式，设定对所述半导体膜的蚀刻速率。因此，优选在干式蚀刻工序结束时，未掺入杂质的膜部分在被部分蚀刻的状态下露出。
在本发明的蚀刻方法及蚀刻装置中，在半导体膜的干式蚀刻中，也与金属膜的湿式蚀刻同样地在接近大气压的传送路径上执行。因此不需要为了进行干式蚀刻而将被处理物移至真空室，不需要转移作业及真空室的压力设定作业，可避免大量处理。因此，能够缩短处理时间。由于不需要真空室等真空装置及转移机构，因此可简化设备。
优选通过调节所述蚀刻气体的流量、所述氟系反应成分、或者所述氧化性反应成分的浓度，从而进行所述蚀刻速率的设定。
若所述蚀刻气体的流量增加，则能够提高所述蚀刻速率。若减少所述蚀刻气体的流量，则能够降低所述蚀刻速率。若增加所述蚀刻气体中的所述氟系反应成分浓度、或所述氧化性反应成分浓度，则能够提高所述蚀刻速率。若减少所述氟系反应成分浓度、或所述氧化性反应成分浓度，则能够降低所述蚀刻速率。
利用至少一对电极进行所述等离子化，并进一步通过调节所述电极对的数量，能够使所述蚀刻深度对应于(大致等于)掺入了所述杂质的膜部分的厚度。
若增加所述电极对的数量，则能够增加所述蚀刻气体的流量。或者，可增加处理空间沿着所述传送路径的路径长度，能够延长被处理物与蚀刻气体接触的时间(干式蚀刻工序的反应时间)。因此，能够增大蚀刻深度。
若减少所述电极对的数量，则能够减少所述蚀刻气体的流量。或者，可缩短处理空间沿着所述传送路径的路径长度，能够缩短所述干式蚀刻工序的反应时间。因此，能够减小蚀刻深度。
所述大气压等离子蚀刻部优选是所谓的遥控式等离子处理装置。即，优选与所述处理空间分开地配置所述放电空间，从所述放电空间延伸的吹出路径到达朝向所述划分部的所述传送机构的面并与所述处理空间相连。由此，防止被处理物因放电空间的等离子电场而受到破坏。在接近大气压的气压下的遥控式等离子处理中，具有各向同性地被蚀刻的倾向，通过调节后述的含氢的凝结性成分添加到原料气体中的添加量，能够控制半导体膜的蚀刻轮廓。
所述大气压等离子蚀刻部可以是所谓的直接式等离子处理装置。即，可以是在所述电极间形成的放电空间构成所述处理空间，被处理物通过放电空间(处理空间)。
作为所述原料气体中的氟系原料成分，可列举PFC(全氟化碳)、HFC(氢氟碳化合物)。作为PFC，可列举CF4、C2F6、C3F6、C3F8等。作为HFC，可列举CHF3、CH2F2、CH3F等。作为氟系原料成分，可使用SF6、NF3、XeF2等PFC及HFC以外的含氟化合物。
优选所述原料气体还包含含氢的凝结性成分。由此，能够在放电空间内可靠地形成氟化氢(HF)等氟系反应成分。所述蚀刻气体包含所述原料气体中的未在所述放电空间内被分解的含氢的凝结性成分。
含氢的凝结性成分是包含氢、且在干式蚀刻的温度条件及压力条件(接近大气压)下具有凝结性的成分。作为含氢的凝结性成分优选使用水(H2O)。例如，利用加湿器或气化器使水气化来生成水蒸气，并将该水蒸气添加到所述原料气体中。作为含氢的凝结性成分，也可以代替水而使用含OH的化合物、过氧化氢溶液等。作为含OH的化合物，可列举乙醇。
作为所述蚀刻气体中的氧化性反应成分可列举臭氧(O3)、氧气(O2)、氧自由基、H2O2、NO2、N2O等。作为所述氧化性反应成分更优选使用臭氧。例如，也可以通过臭氧发生器生成臭氧，并在蚀刻气体中混合该含臭氧气体。或者，通过在所述原料气体中混合氧气(O2)，从而在所述放电空间生成臭氧、氧自由基等。或者，也可在与所述原料气体用的放电空间不同的放电空间内使氧气气体等离子化来生成臭氧、氧自由基等，并在所述蚀刻气体中混合包含该臭氧、氧自由基等含氧化性反应成分的气体。
优选所述含氢的凝结性成分是水，所述氧化性反应成分是臭氧。
干式蚀刻工序中，在半导体膜的被蚀刻部分的角部中会滞留蚀刻气体。因此，若在蚀刻气体中含有水等含氢的凝结性成分，则其容易凝结而滞留在上述角部中。该凝结层会成为屏障，防止臭氧等氧化性反应成分与半导体层的被蚀刻部分的边缘部接触，从而防止上述边缘部的蚀刻反应。因此，防止蚀刻扩散至侧方向。由此，即使是接近大气压的干式蚀刻，也能够确保蚀刻的各向异性，能够形成良好的沟道区域。
所述原料气体可以进一步包含含氢的凝结性成分，且通过调节所述原料气体中的所述含氢的凝结性成分的含有率，来控制所述半导体膜的蚀刻轮廓。优选所述大气压等离子蚀刻部还具备向所述原料气体中添加含氢的凝结性成分的添加单元。也可以由所述添加单元调节含氢的凝结性成分的添加量，从而控制所述半导体膜的蚀刻轮廓。
通过控制所述原料气体以及蚀刻气体中的含氢的凝结性成分的含有率(或添加率)，从而能够控制上述被蚀刻部分的边缘部的形状。即，若增加上述含有率(或添加率)，则滞留在上述被蚀刻部分的边缘部的凝结层的量就会增加。因此，蚀刻抑制作用变大，能够使上述被蚀刻部分的边缘部成为不太陡的斜面。若减少上述含有率(或添加率)，则滞留在上述被蚀刻部分的边缘部中的凝结层的量就会减少。由此，蚀刻抑制作用变小，能够使上述被蚀刻部分的边缘部成为陡峭的斜面。
所述氟系原料成分是含有氟原子且不含氢原子的不含氢的氟系成分，所述原料气体包括所述不含氢的氟系成分、氧气(O2)、氮气(N2)，且不包含水等凝结性含氢成分。作为不含氢的氟系成分，除了CF4、C2F6、C3F6、C3F8等全氟化碳(PFC)之外还可列举F2、SF6、NF3、XeF2等。
此时，通过所述原料气体的等离子化，生成包含含氧氟系成分和氧化氮(NOx)、且几乎或完全不包含HF的蚀刻气体。作为含氧氟系成分，可列举碳酰氟(COF2)、二氟化氧(OF2、O2F2)等。氧化氮构成所述氧化性反应成分。通过氧化氮氧化所述半导体膜，进一步通过含氧氟系成分使其变成挥发成分(SiF4)来进行蚀刻。
作为所述蚀刻气体成分，也可以例如利用无水氟化氢。
在此，接近大气压是指1.013×104Pa～50.663×104Pa的范围，若考虑压力调整的容易度或装置构成的简化，优选1.333×104Pa～10.664×104Pa，更优选9.331×104Pa～10.397×104Pa。所述蚀刻处理更优选在大气压下进行。
(发明效果)
根据本发明，在半导体装置的例如沟道蚀刻中，在金属膜的湿式蚀刻之后，能够在与上述湿式蚀刻相同的接近大气压的压力下对半导体膜中掺入了杂质的膜部分进行干式蚀刻。并且，能够与被处理物的连续传送并行地依次进行互不相同的两种膜的蚀刻。因此，能够缩短处理时间。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的蚀刻装置的俯视图。
图2是沿着图1的II-II线的上述蚀刻装置的大气压等离子蚀刻部的侧面剖视图。
图3(a)是在金属膜上进行掩模的状态下表示半导体装置的TFT的制造工序的剖视图。
图3(b)是在对上述金属膜的非掩模部分进行了湿式蚀刻的状态下表示半导体装置的TFT的制造工序的剖视图。
图3(c)是在对掺杂半导体膜进行了干式蚀刻的状态下表示半导体装置的TFT的制造工序的剖视图。
图4是表示半导体装置的TFT的一例的剖视图。
图5是放大表示上述干式蚀刻时的沟道部分的角部的剖视图。
图6是干式蚀刻工序后的TFT的沟道部分的截面照片。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的一实施方式。
如图4所示，例如由液晶显示面板构成的半导体装置90具备TFT，作为各像素的开关元件。TFT是通过从基板91侧开始依次在半导体装置90的基板91上层叠栅极布线92、栅极绝缘膜93、半导体膜94、信号布线97、钝化膜98、电极99而构成的。在图中，夸张地表示了各层92～99的膜厚。
基板91是玻璃。玻璃基板91的大小例如是2200mm×2500mm左右，但并不限于此。
栅极布线92例如由Al、Cu、Cr、Ti、Mo、Ta等金属构成。
栅极绝缘膜93例如由SiN构成。
半导体膜94例如由非晶硅构成。半导体膜94的厚度例如是200nm～300nm左右。半导体膜94包括基板91侧的膜部分95和信号布线97侧的膜部分96。膜部分95是未掺入杂质的未掺杂非晶硅。膜部分96是掺入了P等杂质的n型非晶硅。n型非晶硅96的膜厚例如是60nm～100nm左右。
信号布线97例如由Al、Cu、Cr、Ti、Mo、Ta等金属构成。
钝化膜98例如由SiN等绝缘体构成。
电极99例如由ITO构成。电极99经由与该电极99成为一体的接触孔部99c而与信号布线97导通。
图3(a)示出在使应成为半导体装置90的被处理物9进行成为上述信号布线97的金属膜的成膜之后形成沟道部分之前的状态。在金属膜97上设有由光致抗蚀剂8构成的掩模。如图3(b)所示，对非掩模部分的金属膜97进行湿式蚀刻。接着，如图3(c)所示，对非掩模部分的半导体膜94进行干式蚀刻。
如图1所示，上述的湿式蚀刻及干式蚀刻是通过1个蚀刻装置1连续进行的。
蚀刻装置1具备传送机构10、湿式蚀刻部20、大气压等离子蚀刻部30。传送机构10例如由辊式输送机或辊输送机(在图1中简略图示)构成。沿着传送机构10的传送路径11，隔着一定的间隔连续传送多个被处理物9。传送速度例如是1m/min～10m/min左右，具体而言是4～5m/min左右，但是并不限于此。被处理物9到传送机构10的供给间隔(时间)例如是15sec～120sec左右，更优选30sec～60sec，具体而言是45sec左右，但是并不限于此。
传送机构10的传送路径11具有去程11a、中间路径11b、回程11c，在俯视观察时大致呈コ字状。去程11a及回程11c相互平行地延伸。中间路径11b连接去程11的下游端和回程11c的上游端。传送路径11并不限于上述，也可以是整体延伸为直线状，或延伸成L字状或曲线状。
在蚀刻装置1中，沿着传送路径11从上游侧开始依次设有湿式蚀刻位置12、洗涤位置13、除液位置14、干式蚀刻位置15、洗涤位置16、除液位置17。在去程11a上配置有湿式蚀刻位置12。在中间路径11b上配置有洗涤位置13。在回程11c上依次配置有除液位置14、干式蚀刻位置15、洗涤位置16、除液位置17。
位置12～17只要按照上述顺序排列即可，在哪个传送路径部分11a、11b、11c上配置各位置12～17是可以适当变更的。
蚀刻装置1是在接近大气压的压力下配置的，优选在大气压下配置。因此，传送路径11进而上述各位置12～17的压力接近大气压，优选是大气压。也可以使蚀刻装置1整体容纳在净化间(chamber)中，然后在接近大气压的范围内调节净化间内的压力。
在湿式蚀刻位置12上设有湿式蚀刻部20。湿式蚀刻部20具备供给喷嘴21。供给喷嘴21例如由喷头构成。供给喷嘴21在传送机构10的上方朝下配置。来自蚀刻液供给源(省略图示)的蚀刻液被传送到供给喷嘴21，从供给喷嘴21被吹出成簇射状。蚀刻液对金属具有溶解性，例如使用盐酸系、硫酸系、硝酸系等药液。
在洗涤位置13上设有洗涤喷嘴43。洗涤喷嘴43例如由喷头构成。洗涤喷嘴43在传送机构10的上方朝下配置。洗涤液被供给到洗涤喷嘴43，从洗涤喷嘴43被吹出成簇射状。作为洗涤液，例如使用水。
在除液位置14上设有除液喷嘴54。除液喷嘴54例如由气刀喷嘴构成。气刀喷嘴54在传送机构10的上方朝下配置。在俯视观察时气刀喷嘴54相对于与除液位置14的传送方向正交的处理宽度方向倾斜。从喷嘴54吹出气刀(高压、高速的带状气流)。
如图1及图2所示，在干式蚀刻位置15上设有大气压等离子蚀刻部30。大气压等离子蚀刻部30具备处理头31(划分部)。处理头31被支架(未图示)支撑在传送机构10的上方。在朝向处理头31的传送机构10的底面31a与传送机构(辊式输送机)10之间划分出处理空间19。处理空间19包含在干式蚀刻位置15上。处理空间19的压力接近大气压，优选是大气压。
处理头31包括1个或多个(在图中是2个)电极单元32。在电极单元32为多个的情况下，这些电极单元32排列在被处理物9的传送方向上。各电极单元32具有一对电极33、33。各电极33沿着与干式蚀刻位置15上的传送方向正交的处理宽度方向延伸。各电极33的处理宽度方向的长度与被处理物9的相同方向的尺寸大致相同或稍大。一对电极33、33被互相平行地排列。在一对电极33、33之间形成有在上述处理宽度方向上延伸的缝隙状的空间34。在处理头31的底部，形成有与电极间空间34的下端相连的吹出路径35。吹出路径35构成在处理宽度方向上延伸的缝隙，且到达处理头31的底面31a而与处理空间19相连。在至少一个电极33的对置面上设有固体电介质层(省略图示)。构成各电极单元32的一对电极33、33中的一个电极与电源(省略图示)连接，另一个电极被接地。电源例如向电极33供给脉冲波状的高频电力。由此，在一对电极33、33间产生大气压下辉光放电，电极间空间34成为放电空间。放电空间34与处理空间19分离地配置，且经由吹出路径35与处理空间19相连。
在各电极单元32的电极间空间34的上端部上连接有原料气体的供给源2。原料气体包含氟系原料成分和载体成分。
在此，作为氟系原料成分而使用CF4。
作为氟系原料成分，也可以代替CF4而使用C2F6、C3F6、C3F8等其他PFC(全氟化碳)，也可以使用CHF3、CH2F2、CH3F等HFC(氢氟碳化合物)，也可以使用SF6、NF3、XeF2等PFC及HFC以外的含氟化合物。
载体气体除了传送氟系原料成分的功能外，还具有作为稀释含有氟系原料成分的氟系原料气体的稀释气体的功能、和作为生成稳定的等离子放电的放电气体的功能。作为载体气体，例如使用氦、氩、氖、氙等稀有气体或氮等非活性气体。在此，作为载体气体使用氩。
在氟系原料气体中添加了含氢的凝结性成分。作为含氢的凝结性成分，优选使用水(H2O)。水在加湿器3(添加单元)中被气化而添加到氟系原料气体中。
含氢的凝结性成分除了水之外，也可以是含OH基的化合物或过氧化氢溶液，也可以是它们的混合物。作为含OH基的化合物，可列举乙醇。
通过将氟系原料气体(CF4+Ar+H2O)导入到电极间的大气压放电空间34中，从而在大气压下各气体成分被等离子化(包括分解、激发、活性化、离子化)，生成HF、COF2等氟系反应成分。作为氟系反应成分，可列举HF、COF2等。COF2进而与原料气体的水产生反应而变换成HF。
并且，处理头31与氧化性反应成分供给源4连接。作为氧化性反应成分供给源4使用臭氧发生器。臭氧发生器4以氧气为原料生成臭氧(氧化性反应成分)。在吹出路径35中，来自臭氧发生器4的含氧化性反应成分的气体(O2+O3)与来自放电空间34的含氟系反应成分的气体合流后被混合。由此，生成蚀刻气体。蚀刻气体包括氟系反应成分(HF等)及氧化性反应成分(O3等)。
虽然省略了图示，但是在处理头31中设有从处理空间19引出处理完的气体并排出的吸引部。吸引部的吸引口开设在头部底面31a上。
如图1所示，在洗涤位置16上设有洗涤喷嘴46。洗涤喷嘴46例如由喷头构成。向洗涤喷嘴46供给洗涤液，并从洗涤喷嘴46以簇射状吹出该洗涤液。作为洗涤液，例如使用水。
在除液位置17上设有除液喷嘴57。除液喷嘴57例如由气刀喷嘴构成。气刀喷嘴57在传送机构10的上方朝下配置。在俯视观察时，气刀喷嘴57相对于与除液位置17上的传送方向正交的处理宽度方向倾斜。从喷嘴57吹出气刀。
说明上述构成的蚀刻装置1的蚀刻方法。
[传送工序]
将在金属膜97上形成了光致抗蚀剂8的被处理物9(图3(a))一个一个地隔着一定的间隔依次向传送路径11的上游端供给。通过传送机构10，沿着传送路径11以恒定的传送速度连续传送各被处理物9。
[湿式蚀刻工序]
各被处理物9首先被导入湿式蚀刻位置12中。在湿式蚀刻位置12上，从供给喷嘴21吹出蚀刻液。该蚀刻液与正在通过湿式蚀刻位置12的被处理物9的表面接触。由此，对非掩模部分的金属膜97进行湿式蚀刻，使半导体膜94露出(图3(b))。另外，如在图5中夸张地表现的那样，湿式蚀刻是各向同性蚀刻，因此金属膜97在侧方向具有被蚀刻至比掩模8的边缘还深的倾向。
[第1洗涤工序]
将通过了湿式蚀刻位置12的被处理物9传送到洗涤位置13。在洗涤位置13上从洗涤喷嘴43吹出洗涤水。通过洗涤水，洗涤正在通过洗涤位置13的被处理物9，从该被处理物9的表面冲掉上述蚀刻液及蚀刻残渣。
[第1除液工序]
将通过了洗涤位置13的被处理物9传送到除液位置14。在除液位置14上从喷嘴54吹出气刀。由此，从被处理物9的表面除去洗涤水。
[干式蚀刻工序]
将通过了除液位置14的被处理物9导入到干式蚀刻位置15。在干式蚀刻位置15上，向各电极单元32的电极间空间34供给氟系原料气体(CF4+Ar+H2O)，并且通过施加电场，在电极间空间34内，在接近大气压的压力下产生等离子放电。由此，对氟系原料气体进行等离子化，生成HF等氟系反应成分。在该含氟系反应成分的气体中混合来自臭氧发生器4的含臭氧的气体(O2+O3)，生成包含HF、O3等反应成分的蚀刻气体。从吹出路径35向处理空间19吹出该蚀刻气体。蚀刻气体与正在通过处理空间19的被处理物9的表面接触。由此，产生半导体膜94的蚀刻反应。具体而言，构成非掩模部分的半导体膜94的非晶硅被蚀刻气体中的O3氧化，进一步与HF反应，变换成挥发性的SiF4。
在上述干式蚀刻工序中，氟系原料成分(CF4)与载体(Ar)的体积流量比优选是CF4∶Ar＝5∶95～20∶80左右。添加水之后的氟系原料气体(CF4+Ar+H2O)的露点优选在0℃～20℃左右。氟系原料气体(CF4+Ar+H2O)与含臭氧气体(O2+O3)的体积流量比优选是(CF4+Ar+H2O)∶(O2+O3)＝3∶1～1∶3左右。被处理物9的温度优选在10℃～50℃左右。根据这些条件设定，能够使非晶硅的蚀刻速率比较高。并且，能够增大对非晶硅的SiN的选择比。因此，在沟道蚀刻时能够抑制SiN膜93被蚀刻。
上述的干式蚀刻工序是通过传送机构10传送被处理物9的同时执行的。根据该被处理物9的传送速度，按照被处理物9通过处理空间19的期间内的半导体膜94的蚀刻深度与掺杂半导体膜96的厚度相对应(大致相等)的方式，设定对半导体膜94的蚀刻速率。例如，通过调节蚀刻气体的流量或反应成分(HF、O3等)的浓度，能够控制上述蚀刻速率。具体而言，按照被处理物9通过处理空间19的期间内的半导体膜94的蚀刻深度成为稍微超过掺杂半导体膜96的厚度的深度的方式，设定对半导体膜94的蚀刻速率。
若增加蚀刻气体的流量，则能够提高蚀刻速率，若减少蚀刻气体的流量，则能够降低蚀刻速率。
若增加蚀刻气体的HF浓度或O3浓度，则能够提高蚀刻速率，若减少HF浓度或O3浓度，则能够降低蚀刻速率。蚀刻气体的HF浓度可通过调节氟系原料气体的CF4浓度、H2O的添加流量等来控制。蚀刻气体的O3浓度可通过调节含臭氧气体(O2+O3)的混合比等来控制。CF4浓度、H2O的添加流量、含臭氧气体(O2+O3)的混合比等优选在上述的最佳范围内调节。
并且，也可以通过增减电极单元32的排列数，使被处理物9通过处理空间19的期间内的半导体膜94的蚀刻深度与掺杂半导体膜96的厚度相对应(大致相等)。
若增加电极单元32的数量，则能够增加蚀刻气体的流量。或者，也能够增大处理头31沿着传送路径11的尺寸，于是能够增加处理空间19沿着传送路径11的路径长度，能够延长干式蚀刻的反应时间。
若减少电极单元32的数量，则能够减少蚀刻气体的流量。或者，也能够减少处理头31沿着传送路径11的尺寸，于是能够缩短处理空间19沿着传送路径11的路径长度，能够缩短干式蚀刻的反应时间。
由此，在半导体膜94的蚀刻到达了未掺杂半导体膜95与掺杂半导体膜96的边界附近时，能够结束干式蚀刻工序。因此，能够除去掺杂半导体膜96，且在不会对未掺杂半导体膜95进行蚀刻的情况下使其残留。由此，能够形成TFT的沟道部分。
具体而言，能在半导体膜94的蚀刻稍微超过未掺杂半导体膜95和掺杂半导体膜96的边界时结束干式蚀刻工序。因此，能完全除去掺杂半导体膜96，使得未掺杂半导体膜95处于一部分被蚀刻并露出的状态。
另外，在图5中如单点划线所示，在通过真空等离子进行了干式蚀刻的情况下，沿着电场照射反应性离子，因此半导体膜96的被蚀刻部分的边缘部96e位于抗蚀剂8的边缘的正下方。因此，在金属膜97的边缘部97e与半导体膜96的边缘部96e之间形成高度差。
相对于此，根据本发明装置1的接近大气压的干式蚀刻，即使如图5中的实线所示金属膜97的边缘部97e比抗蚀剂8更缩进，蚀刻气体也会扩散而与半导体膜96的整个露出面接触，半导体膜96的边缘部96e与金属膜97的边缘部97e连续。
并且，在半导体膜96的被蚀刻部分的边缘部96e的周边(角部)，蚀刻气体会滞留。因此，蚀刻气体中的水溶液容易凝结。该凝结水w成为屏障，防止臭氧与半导体层96接触。因此，能够抑制半导体膜96在侧方向被蚀刻，能够防止边缘部96e比金属膜97的边缘部97e更缩进。因此，能够确保蚀刻的各向异性，可形成良好的沟道区域。并且，通过调节蚀刻气体中的水分量，从而能够控制半导体膜96的蚀刻轮廓。具体而言，能够控制边缘部96e的形状。即，若增加蚀刻气体中的水分量，则凝结水w的量会增加。因此，边缘部96e的蚀刻抑制作用变大。因此，如图5中的双点划线所示，能够使边缘部96e成为不太陡的斜面。若减少蚀刻气体中的水分量，则凝结水w的量会减少。因此，边缘部96e的蚀刻抑制作用会变小。因此，如图5中的三点划线所示，能够使边缘部96e成为陡峭的斜面。
发明人使用大气压等离子蚀刻部30通过下述的条件对TFT的非晶硅膜进行了干式蚀刻的结果，如图6所示，将掺入P(磷)的n型非晶硅膜96的边缘部96e设置成了与金属膜97的边缘连续的缓慢的斜面状。
氟系原料气体
CF4：1slm
Ar  ：16slm
H2O添加后的露点：16℃
氧化性反应成分含有气体
O2+O3：10slm
O3浓度：O3/(O2+O3)＝10vol％
等离子条件
投入功率：4kW
电极间施加电压：Vpp＝13kV
施加电压频率：25kHz
电极间间隙：3mm
基板温度：25℃
基板尺寸：600mm×700mm
未掺杂的非晶硅95的膜厚：150μm
掺入P(磷)的n型非晶硅96的膜厚：50μm
传送速度：4m/min.
传送次数：1次
[第2洗涤工序]
通过了干式蚀刻位置15的被处理物9被送到洗涤位置16。在洗涤位置16上，从洗涤喷嘴46吹出洗涤水。通过洗涤水，洗涤正在通过干式蚀刻位置15的被处理物9，从该被处理物9的表面冲掉干式蚀刻工序中产生的蚀刻残渣。
[第2除液工序]
通过了洗涤位置16的被处理物9被送到除液位置17。在除液位置17上，从喷嘴57吹出气刀。通过该气刀，从被处理物9的表面除去洗涤水。
根据蚀刻装置1，能够在与金属膜97的湿式蚀刻相同的接近大气压的压力环境下进行掺杂半导体膜96的干式蚀刻。因此，能够在连续传送被处理物9的同时，在金属膜97的湿式蚀刻后，在传送路径11上进行掺杂半导体膜96的干式蚀刻。在进行干式蚀刻工序时，不需要将被处理物9移至真空室后使真空室的内压成为真空的作业，且不需要在干式蚀刻工序结束后使真空室内的压力恢复到大气压后从真空室取出被处理物9的作业，能够避免大量处理。因此，能够缩短处理时间。由于不需要真空室等真空装置及转移机构，因此可简化设备。
通过在传送机构10的回程11c上设置干式蚀刻位置15和洗涤及除液位置16、17，从而能够有效利用传送路径11的空闲空间。
本发明并不限于上述实施方式，在不超出其宗旨的范围内能够进行各种改变。
例如，本发明的应用只要是连续蚀刻金属膜及半导体膜即可，并不限于TFT的沟道蚀刻。
可以在处理头31的外部配置电极单元32。也可以在远离处理头31的位置使氟系原料气体等离子化之后将其传送至处理头31。
电极单元32的电极结构并不限于平行平板电极，可以是同轴圆柱电极，也可以是辊电极对，也可以是辊电极与平板电极或圆柱凹面电极的对。
放电空间34的压力可以在接近大气压的压力范围内不同于处理空间19的压力。放电空间34的压力低于处理空间19的压力时，通过泵使蚀刻气体升压之后提供给处理空间19即可。
原料气体也可以不包含水等凝结性含氢成分。氟系原料成分也可以是水PFC、F2、SF6、NF3、XeF2等不含氢的氟系成分。并且，原料气体也可以包含上述不含氢的氟系成分、氧气(O2)、氮气(N2)。此时，通过使原料气体在放电空间34内被等离子化，从而能够生成NOx、COF2、OF2、O2F2等反应成分。可利用NOx使n型非晶硅膜96氧化，进一步能够利用COF2、OF2、O2F2等氟系反应成分对其进行蚀刻。
大气压等离子蚀刻部30是在电极33、33间的放电空间34的外部配置了被处理物9的所谓遥控式等离子处理装置，大气压等离子蚀刻部30也可以是在电极33、33间配置被处理物9并对被处理物9直接照射等离子的所谓的直接式等离子处理装置。在直接式等离子处理装置中，放电空间成为处理空间。
也可以设置多对电极，并根据掺杂半导体膜96的厚度来调节工作的电极对数。
氧化性反应成分供给源4可以是以氧气为原料并通过放电生成臭氧的大气压等离子装置，也可以是蓄积了预先生成的臭氧的臭氧气体液化瓶。
基板91并不限于玻璃，也可以是半导体晶片、树脂薄膜等。
传送机构并不限于辊式输送机，也可以是自动传动装置、移动台等。
(产业上的可利用性)
本发明例如可用于平板显示器或半导体晶片等半导体装置的制造中。
符号说明
1     蚀刻装置
2     氟系原料气体供给源
3     加湿器(含氢的凝结性成分添加单元)
4     臭氧发生器(氧化性反应气体供给源)
8     光致抗蚀剂(掩模)
9     被处理物
90    半导体装置
91    基板
92    栅极布线
93    栅极绝缘膜
94    半导体膜
95    未掺杂半导体膜(基板侧的膜部分)
96    掺杂半导体膜(金属膜侧的膜部分)
96e   被蚀刻部分的边缘部
97    信号布线(金属膜)
98    钝化膜
99        ITO电极
99c       接触孔部
w         凝结水
10        传送机构
11        传送路径
11a       去程
11b       中间路径
11c       回程
12        湿式蚀刻位置
13        洗涤位置
14        除液位置
15        干式蚀刻位置
16        洗涤位置
17        除液位置
19        处理空间
20        湿式蚀刻部
21        供给喷嘴
30        大气压等离子蚀刻部
31        处理头(划分部)
31a       处理头底面(朝向传送机构的面)
32        电极单元(电极对)
33        电极
34        放电空间
35        吹出路径
43，46    洗涤喷嘴
54，57    气刀喷嘴

Claims (8)

1.一种蚀刻方法，对在基板上依次层叠有半导体膜和金属膜并在所述半导体膜的靠所述金属膜侧的膜部分中掺入了杂质的被处理物的所述金属膜及所述半导体膜进行蚀刻，该蚀刻方法的特征在于，包括：
传送工序，沿着压力接近大气压的传送路径连续传送所述被处理物；
湿式蚀刻工序，在所述传送路径上的位置，向所述被处理物供给对金属具有溶解性的蚀刻液；和
干式蚀刻工序，在所述传送路径上的比所述位置更靠传送方向的下游的处理空间，使包括氟系反应成分及氧化性反应成分的蚀刻气体接触所述被处理物的表面，
在所述干式蚀刻工序中，使包含氟系原料成分的原料气体在接近大气压的压力下等离子化来生成所述氟系反应成分，并且，根据所述被处理物的传送速度，以使所述被处理物通过所述处理空间的期间内的蚀刻深度对应于所述掺入了杂质的膜部分的厚度的方式，设定对所述半导体膜的蚀刻速率。
2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，
通过调节所述蚀刻气体的流量或者调节所述氟系反应成分或所述氧化性反应成分的浓度，来进行所述蚀刻速率的设定。
3.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其特征在于，
至少利用一对电极进行所述等离子化，进而通过调节所述电极的对的数量来使所述蚀刻深度对应于所述掺入了杂质的膜部分的厚度。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，
所述原料气体还包括含氢的凝结性成分，通过调节所述原料气体中的所述含氢的凝结性成分的含有率，来控制所述半导体膜的蚀刻轮廓。
5.根据权利要求4所述的蚀刻方法，其特征在于，
所述含氢的凝结性成分是水，所述氧化性反应成分是臭氧。
6.一种蚀刻装置，对在基板上依次层叠有半导体膜和金属膜并在所述半导体膜的靠所述金属膜侧的膜部分中掺入了杂质的被处理物的所述金属膜及所述半导体膜进行蚀刻，该蚀刻装置的特征在于，具备：
传送机构，其沿着压力接近大气压的传送路径连续传送所述被处理物；
湿式蚀刻部，其具有在所述传送机构的传送路径上配置的供给喷嘴，从所述供给喷嘴向所述被处理物的表面供给对金属具有溶解性的蚀刻液；和
大气压等离子蚀刻部，其具有在彼此之间形成接近大气压的放电空间的至少一对电极、和在所述传送路径上的比所述供给喷嘴更靠下游侧的位置上划分出处理空间的划分部，向所述放电空间导入包含氟系原料成分的原料气体来生成氟系反应成分，并且，使包含所述氟系反应成分及氧化性反应成分的蚀刻气体在所述处理空间内接触所述被处理物的表面，
以使在所述被处理物通过所述处理空间的期间内由所述大气压等离子蚀刻部蚀刻的蚀刻深度对应于所述掺入了杂质的膜部分的厚度的方式，设定对所述半导体膜的蚀刻速率。
7.根据权利要求6所述的蚀刻装置，其特征在于，
在所述大气压等离子蚀刻部中，所述放电空间与所述处理空间分离地配置，从所述放电空间延伸的吹出路径到达所述划分部的朝向所述传送机构的面后与所述处理空间相连。
8.根据权利要求6或7所述的蚀刻装置，其特征在于，
所述大气压等离子蚀刻部还具备向所述原料气体添加含氢的凝结性成分的添加单元，通过由所述添加单元调节含氢的凝结性成分的添加量来控制所述半导体膜的蚀刻轮廓。
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