TWI428983B - Etching method and device - Google Patents
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Description
本發明係關於一種對含矽物進行蝕刻之方法及裝置，尤其是關於一種適合對一面伴隨非晶矽等之氧化反應一面進行蝕刻之含矽物控制蝕刻量之蝕刻方法及裝置。
使用大氣壓附近之電漿對非晶矽等含矽物進行蝕刻之裝置已為公知(參照專利文獻1、2等)。例如，於專利文獻1中，於大氣壓附近下使於CF4
等含氟成分中添加水蒸氣而成之氣體進行電漿化。藉由電漿化而生成HF、COF2
等氟系反應成分。於電漿化後之氣體中進而混合臭氧，使其與被處理物接觸。藉此，經過如下兩個階段之反應過程對覆膜於被處理物上之矽進行蝕刻。
於第1階段中，產生矽之氧化反應(式1)。
3Si+2O3
→3SiO2
(式1)
於第2階段中，上述經氧化之矽與HF等氟系反應成分進行反應，而轉換為揮發性成分(SiF4
等)。
SiO2
+4HF→SiF4
+2H2
O (式2)
於被處理物之表面，處理氣體中之HF及H2
O凝結而形成氫氟酸水之凝結層。
於專利文獻2中，使包含氟系反應成分之電漿氣體與含臭氧之氣體分別自不同之噴出口噴出，而與被處理物接觸。被處理物係相對於氣體噴出噴嘴而往返移動(掃描)。此處，將朝往側或返側之單程移動設為1次掃描。1次往返移動為2次掃描。
[專利文獻1]日本專利特開2007-294642號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-099880號公報([0023]，圖2)
於使用包含HF等氟系反應成分及臭氧等氧化性反應成分之處理氣體之蝕刻處理中，被處理物最初橫穿處理空間時(最初之橫穿時，第1次掃描)與其後被處理物橫穿處理空間時(第2次以後之橫穿時，第2次掃描以後)相比，蝕刻速率較低。最初之橫穿時，僅於第1階段之氧化反應(式1)產生後才開始第2階段之蝕刻反應(式2)。因此，會浪費氟系反應成分。並且，於被處理物之表面形成由氟系反應成分所致之氫氟酸水等之凝結層，該凝結層會妨礙氧化反應，因此愈加難以產生蝕刻反應。第2次以後之橫穿時，被處理物之表面由於至上次為止之處理而已經氧化，因此可立即開始第2階段之蝕刻反應(式2)。因此，被處理物橫穿處理空間之次數(橫穿次數，掃描次數)與累積之蝕刻量並非成正比例之關係，比例性較差，不易控制蝕刻量。
本發明係基於上述情況而完成者，其目的在於自最初之橫穿時便充分產生含矽物之蝕刻反應，而防止浪費氟系反應成分，且可容易地控制蝕刻量。
為達成上述課題，本發明之蝕刻方法係於大氣壓附近之處理空間中使用含有氟系反應成分及第1氧化性反應成分之處理氣體對含矽物進行蝕刻者，其特徵在於包括：預處理步驟，其係使含有第2氧化性反應成分之處理流體與包含上述含矽物之被處理物接觸；以及蝕刻處理步驟，其係於上述預處理步驟後，一面使上述被處理物以於上述處理空間內橫穿之方式相對於上述處理空間而相對移動，一面向上述處理空間供給上述處理氣體或於上述處理空間內生成上述處理氣體之上述各反應成分。
於預處理步驟中，處理流體中之第2氧化性反應成分與含矽物發生氧化反應(參照式1)。繼而，於蝕刻處理步驟中，當被處理物最初於處理空間內橫穿時(最初之橫穿時(通過時)，第1次掃描)，已藉由上述預處理步驟而進行含矽物之氧化反應。因此，可立即開始利用處理氣體中之氟系反應成分之蝕刻反應(參照式2)。因此，即便於最初之橫穿時亦可充分提高蝕刻速率，而可避免浪費氟系反應成分。進而，於最初之橫穿時處理氣體中之第1氧化性反應成分與被處理物接觸，藉此可進一步促進含矽物之氧化。於第2次以後之橫穿時，含矽物之表面由於至上次為止之橫穿而已經氧化，因此可立即產生利用處理氣體中之氟系反應成分之蝕刻反應。並且，藉由處理氣體中之第1氧化性反應成分，可進一步促進含矽物之氧化。因此，可使最初之橫穿時之蝕刻速率與第2次以後之橫穿時之蝕刻速率為大致相同之大小。故而，可提高橫穿次數與累積蝕刻量之比例性。因此，藉由設定橫穿次數，可容易地將含矽物之最終蝕刻量控制為所需值。
於上述蝕刻處理步驟中，較佳為藉由調節上述被處理物於上述處理空間內橫穿之次數(橫穿次數)而控制上述含矽物之蝕刻量。於橫穿次數達到設定次數時，停止蝕刻處理步驟。藉此，可確實地將含矽物僅蝕刻所需之厚度。可於含矽膜之殘餘厚度達到特定值時停止蝕刻，或於剛好去除含矽膜之整體時停止蝕刻。根據本發明，可容易地判斷停止蝕刻之時間點。
上述含矽物較佳為一面伴隨氧化反應(參照式1)一面與氟系反應成分進行蝕刻反應(參照式2)者，例如可列舉：非晶矽、單晶矽、多晶矽等矽單體、或氮化矽、碳化矽。
作為上述處理氣體中之氟系反應成分，可列舉：HF、COF2
等。
作為上述處理氣體中之第1氧化性反應成分，可列舉：O3
、O自由基、NOX
等。
作為上述處理流體中之第2氧化性反應成分，可列舉：O3
、O自由基、NOX
等。上述處理流體不限於氣體，亦可為臭氧水、硝酸、過氧化氫等液體。
於上述蝕刻處理步驟中，較佳為使含有含氟成分及含氫添加成分之氟系原料氣體於大氣壓附近下進行電漿化，藉此生成上述氟系反應成分。
藉此，可生成HF等作為氟系反應成分。於蝕刻處理步驟中，於被處理物之表面形成由上述氟系反應成分所致之氫氟酸水等之凝結層。經由該凝結層進行蝕刻反應。另一方面，於預處理步驟中，由於未形成上述凝結層，因此可確實地產生氧化反應而無凝結層妨礙氧化反應之情形。
作為上述含氟成分，可列舉PFC(perfluorocarbon，全氟碳)或HFC(hydrofluorocarbon，氫氟碳)等含氟化合物。作為PFC，可列舉：CF4
、C2
F4
、C2
F6
、C3
F8
等。作為HFC，可列舉：CHF3
、CH2
F2
、CH3
F等。進而，作為氟系成分，可使用SF6
、NF3
、XeF2
等PFC及HFC以外之含氟化合物，亦可使用F2
。
上述含氟成分較佳為利用稀釋成分加以稀釋。作為稀釋成分，可列舉：氦氣、氬氣、氖氣、氙氣等稀有氣體或氮氣等惰性氣體。稀釋成分除具備稀釋含氟成分之功能以外，亦具備作為輸送含氟氣體之載氣之功能、及作為生成穩定之電漿放電之放電氣體之功能。
上述含氫添加成分較佳為水(水蒸氣、H2
O)。水可藉由利用汽化器進行汽化而添加至上述氟系原料氣體中。含氫添加成分除水以外，可為含OH基之化合物或過氧化氫，亦可為該等之混合物。作為含OH基之化合物，可列舉醇。
於此說明書中，所謂大氣壓附近，係指1.013×104
~50.663×104
Pa之範圍，若考慮壓力調整之容易化或裝置構成之簡便化，則較佳為1.333×104
~10.664×104
Pa，更佳為9.331×104
~10.397×104
Pa。
本發明之蝕刻裝置係於大氣壓附近之處理空間中，使用含有氟系反應成分及第1氧化性反應成分之處理氣體對含矽物進行蝕刻者，其特徵在於包含：預處理部，其包含將含有第2氧化性反應成分之處理流體噴出之預處理噴嘴，使上述處理流體與包含上述含矽物之被處理物接觸；以及蝕刻處理部，其包含形成上述處理空間之形成部、及使與上述處理流體接觸後之上述被處理物以於上述處理空間內橫穿之方式相對於上述形成部而相對移動之移動機構，且向上述處理空間供給上述處理氣體或於上述處理空間內生成上述處理氣體之上述各反應成分。
利用上述蝕刻裝置對含矽物進行蝕刻時，首先將被處理物配置於預處理部並使其與預處理噴嘴對向。然後，使處理流體自預處理噴嘴噴出而與被處理物接觸。藉由該處理流體中之第2氧化性反應成分，可將含矽物氧化(參照式1)。繼而，將被處理物配置於蝕刻處理部，藉由移動機構使其相對於形成部進行往返等移動。被處理物每次通過處理空間時，便與處理空間內之處理氣體接觸。被處理物最初於處理空間內橫穿時(最初之橫穿時)，已藉由上述預處理部中之預處理而進行含矽物之氧化反應。因此，可立即開始利用處理氣體中之氟系反應成分之蝕刻反應(參照式2)。因此，即便於最初之橫穿時，亦可充分提高蝕刻速率，而可避免浪費氟系反應成分。進而，於最初之橫穿時，處理氣體中之第1氧化性反應成分與被處理物接觸，藉此可進一步促進含矽物之氧化。第2次以後之橫穿時，含矽物之表面由於至上次為止之橫穿而已經氧化，因此可立即產生利用處理氣體中之氟系反應成分之蝕刻反應。並且，藉由處理氣體中之第1氧化性反應成分可進一步促進含矽物之氧化。因此，可使最初之橫穿時之蝕刻速率與第2次以後之橫穿時之蝕刻速率為大致相同之大小。故而可提高橫穿次數與累積蝕刻量之比例性。因此，藉由設定橫穿次數，可容易地將含矽物之最終蝕刻量控制為所需值。
上述蝕刻裝置亦可包含複數個上述形成部。上述複數個形成部可排列於被處理物之相對移動方向上。進而，複數個處理空間亦可排列於上述相對移動方向上。藉由移動機構使被處理物於上述相對移動方向上相對移動，藉此使被處理物於上述複數個處理空間內依次橫穿。被處理物橫穿上述複數個處理空間之一個的動作與1次橫穿(1次掃描)對應。
上述形成部亦可包含噴出上述處理氣體之處理噴嘴。
根據本發明，可自最初之橫穿時便充分產生蝕刻處理部或蝕刻處理步驟中之含矽物之蝕刻反應。因此，可防止浪費最初之橫穿時之氟系反應成分。並且，可提高橫穿次數與累積蝕刻量之比例性，可容易地控制蝕刻量。
以下，根據圖式對本發明之實施形態加以說明。
圖1係表示本發明之第1實施形態之蝕刻裝置1者。被處理物9例如由液晶顯示面板之玻璃基板所構成，為較薄之平板狀。於被處理物9之表面(於圖1中為上表面)覆膜有蝕刻對象之含矽物9a。含矽物例如由非晶矽所構成。含矽物9a除非晶矽以外，亦可為單晶矽或多晶矽。進而，含矽物9a只要為經過氧化反應(式1)而蝕刻(式2)者，則不限於矽單體，亦可為氮化矽、碳化矽等。
蝕刻裝置1包含：處理腔室10、滾輪輸送機20(移動機構)、預處理部40、及蝕刻處理部30。處理腔室10內之壓力為大氣壓附近。於處理腔室10之入側(於圖1中為右側)之壁上設置有搬入口11。於處理腔室10之出側(於圖1中為左側)之壁上設置有搬出口12。於處理腔室10內之中央部組入有蝕刻處理部30。於處理腔室10內之入側(於圖1中為右側)之部分組入有預處理部40。
滾輪輸送機20係沿進給方向(x方向，圖1之左右方向)而配置於處理腔室10之內部，進而亦設置於處理腔室10之入側及出側之外側。眾所周知，滾輪輸送機20包含軸21及滾輪22。於圖1中，複數個軸21係左右隔開間隔而排列。於各軸21上設置有滾輪22。
滾輪22上載置有被處理物9。藉由使軸21及滾輪22一體旋轉，而於x方向上輸送被處理物9。被處理物9係自搬入口11搬入至處理腔室10內，於處理腔室10內實施特定處理後，自搬出口12搬出。輸送機20兼具有作為支持被處理物9之支持部之功能、及作為使被處理物9移動之移動機構之功能。
滾輪輸送機20中至少處理腔室10內之軸21及滾輪22可於正反兩方向上旋轉。正方向係將被處理物9自入側向出側輸送之方向(於圖1中朝左)，反方向係將被處理物9自出側向入側輸送之方向(於圖1中朝右)。
蝕刻處理部30包含氟系原料供給部31、第1氧化性反應成分生成部32、及主處理噴嘴33。氟系原料供給部31儲存氟系原料氣體。氟系原料氣體包含含氟成分與稀釋成分。含氟成分例如為CF4
。稀釋成分例如為Ar。
作為含氟成分，可替代CF4
而使用C2
F4
、C2
F6
、C3
F8
等其他PFC(全氟碳)，亦可使用CHF3
、CH2
F2
、CH3
F等HFC(氫氟碳)，還可使用SF6
、NF3
、XeF2
、F2
等。
作為稀釋成分，可替代Ar而使用He、Ne、Kr等其他稀有氣體，亦可使用N2
等其他惰性氣體。稀釋成分除稀釋含氟成分之作用以外，亦發揮作為載氣之作用及作為電漿生成用氣體之作用。
於氟系原料供給部31附加有添加部34。氟系原料供給部31之氟系原料氣體中添加有添加部34之含氫添加成分。上述含氫添加成分為水蒸氣(H2
O)。添加部34係由水之汽化器所構成。於汽化器34內水係以液態儲存。將氟系原料氣體(CF4
+Ar)導入至汽化器34內之液中而起泡。或者，亦可將上述氟系原料氣體導入至較汽化器34內之液面更上側部分，藉由上述氟系原料氣體將上述上側部分之飽和蒸氣擠出。藉此，將水蒸氣添加至氟系原料氣體中。藉由對汽化器34進行溫度調節，可調節水之蒸氣壓力甚至添加量。或者，亦可將氟系原料氣體(CF4
+Ar)之一部分導入至汽化器34內，使剩餘部分繞開汽化器34，調節上述一部分與剩餘部分之流量比，藉此調節水之添加量。將添加水後之氟系原料氣體送至主處理噴嘴33。
第1氧化性反應成分生成部32係由臭氧產生器而構成。臭氧產生器32係以氧氣(O2
)為原料，生成含臭氧之氣體(O2
+O3
)。該含臭氧之氣體(O2
+O3
)中之臭氧(O3
)係與申請專利範圍中之「第1氧化性反應成分」相對應。臭氧產生器32之含臭氧之氣體(O2
+O3
)被送至主處理噴嘴33。
主處理噴嘴33設置於處理腔室10之中央部，並於圖1之與紙面正交之寬度方向(y方向)上延伸。於主處理噴嘴33之內部設置有電漿生成部35(氟系反應成分生成部)。電漿生成部35包含至少一對電極36。於一對電極36之兩者或一者之對向面上設置有固體介電質層。於一對電極36中一者之電極36上連接有電源(省略圖示)，另一者之電極36電性接地。藉由來自電源之電力供給，而於一對電極36彼此之間施加例如脈衝狀之高頻電場。藉此，於大氣壓附近下，於電極36間生成輝光放電。
於電極36間之空間36a連接氟系原料供給部31。將上述添加水後之氟系原料氣體(CF4
+Ar+H2
O)導入至電極間空間36a。藉此，於電極間空間36a內，使氟系原料氣體進行電漿化(包括激發、分解、自由基化、離子化)，而生成HF、COF2
等氟系反應成分。
電漿生成部35亦可設置於氟系原料供給部31與主處理噴嘴33之間之路徑上而替代設置於主處理噴嘴33之內部。
將電漿化後之氟系氣體與來自臭氧產生器32之含臭氧之氣體於主處理噴嘴33內加以混合而生成處理氣體。處理氣體含有氟系反應成分(HF、COF2
等)與第1氧化性反應成分(O3
)。
雖省略圖示，但於主處理噴嘴33之內部設置有第1整流部。第1整流部包含於y方向(圖1之紙面正交方向)上延伸之腔室、於y方向上延伸之狹縫、及於y方向上排列之多個小孔等。上述處理氣體藉由通過第1整流部而於y方向上均勻化。
主處理噴嘴33之下側部分係插入至處理腔室10之內部。主處理噴嘴33係與處理腔室10內之滾輪輸送機20之中央部分上下對向。於主處理噴嘴33與其正下方之輸送機20之間形成有處理空間39。主處理噴嘴33與滾輪輸送機20共同構成形成處理空間39之形成部。於主處理噴嘴33之下端部設置有複數個噴出部37。複數個噴出部37係於x方向上隔開間隔而排列。於圖中，噴出部37之個數為3個，亦可為1個或2個，還可為4個以上。各噴出部37面臨處理空間39。各噴出部37包含於y方向(圖1之紙面正交方向)上延伸之狹縫狀之噴出口37a。噴出口37a亦可由在y方向上排列之多個小孔構成。通過上述整流部後之處理氣體分配於各噴出部37，自各噴出口37a向下方噴出。該噴出流於y方向上成為均勻之流。處理空間39係於沿著主處理噴嘴33之下表面之空間中，可使處理氣體保持有效之反應性而擴散之區域。
繼而，對預處理部40加以說明。
預處理部40包含處理流體供給部41及預處理噴嘴42。處理流體供給部41例如由臭氧產生器構成。臭氧產生器41係以氧氣(O2
)為原料，生成含臭氧之氣體(O2
+O3
)。該含臭氧之氣體(O2
+O3
)與申請專利範圍中之「處理流體」相對應。該處理流體(O2
+O3
)中之臭氧(O3
)構成申請專利範圍中之「第2氧化性反應成分」。臭氧產生器41連接於預處理噴嘴42。將上述處理流體(O2
+O3
)自臭氧產生器41導入至預處理噴嘴42。
預處理部40之處理流體供給部41與蝕刻處理部30之氧化性反應成分供給部32可彼此共用。例如，可使單一之臭氧產生器兼作為蝕刻處理部30之臭氧產生器32與預處理部40之臭氧產生器41之兩者，來自該單一之臭氧產生器之含臭氧之氣體供給路分支為2個分支路，該等分支路分別連接於主處理噴嘴33與預處理噴嘴42。
預處理噴嘴42係設置於處理腔室10內之入側(於圖1中為右側)之上部。預處理噴嘴42係於蝕刻裝置1之y方向(圖1之紙面正交方向)上延伸。雖省略圖示，但於臭氧產生器41之內部設置有第2整流部。第2整流部包含於y方向上延伸之腔室、於y方向上延伸之狹縫、及於y方向上排列之多個小孔等。來自臭氧產生器41之含臭氧之氣體(O2
+O3
)藉由通過第2整流部而於y方向上均勻化。
預處理噴嘴42之下側部分係插入至處理腔室10之內部，與處理腔室10內之滾輪輸送機20之靠近搬入口11之部分上下對向。於預處理噴嘴42與其正下方之滾輪輸送機20之間形成有預處理空間49。於預處理噴嘴42之下端部設置有噴出部43。噴出部43面臨預處理空間49。噴出部43包含於y方向(圖1之紙面正交方向)上延伸之狹縫狀之噴出口43a。噴出口43a亦可由在y方向上排列之多個小孔構成。通過上述整流部後之含臭氧之氣體被送至噴出部43，自噴出口43a向下方噴出。該噴出流於y方向上成為均勻之流。預處理空間49係於沿著預處理噴嘴42之下表面之空間中，可使含臭氧之氣體(處理流體)保持有效之反應性而擴散之區域。
對以上述方式構成之蝕刻裝置1之動作加以說明。
藉由滾輪輸送機20將被處理物9自搬入口11搬入至處理腔室10內。藉此，首先將被處理物9導入至預處理空間49並使其與預處理噴嘴42對向。被處理物9於預處理空間49內橫穿。
進行上述搬入步驟之同時，將含臭氧之氣體(處理流體)自臭氧產生器41導入至預處理噴嘴42，自噴出口43a噴出。該含臭氧之氣體與正通過預處理空間49內之被處理物9相接觸。該含臭氧之氣體中之臭氧(O3
)與被處理物9之表層之含矽物9a反應，使含矽物9a之表面部分得以氧化(式1)。於此階段中，未於被處理物9之表面形成由氟系反應成分所致之氫氟酸水等之凝結層，因此可確實地產生含矽物9a之氧化反應。
滾輪輸送機20係繼續以一定速度輸送被處理物9。藉此，使被處理物9通過預處理空間49內，移送至處理空間39。當被處理物9之整體自預處理空間49內搬出時，停止自臭氧產生器41之含臭氧之氣體之供給。
繼而，將被處理物9供至蝕刻處理步驟。即，將來自氟系原料供給部31及添加部34之氟系原料氣體(CF4
+Ar+H2
O)導入至主處理噴嘴33，利用電漿生成部35使其電漿化，而生成HF等氟系反應成分。於該電漿化後之氣體中混合來自臭氧產生器32之含臭氧之氣體(O2
+O3
)，從而獲得處理氣體。使該處理氣體自各噴出口37a噴出而供給至處理空間39內。
供給上述處理氣體之同時，使處理腔室10內之滾輪輸送機20(移動機構)反覆正轉、反轉。藉此，使被處理物9於處理腔室10內往返移動(掃描)。被處理物9於往側(於圖1中朝左)或返側(於圖1中朝右)每進行一次單程移動(1次掃描)，被處理物9之整體便橫穿一次處理空間39。當被處理物9橫穿處理空間39時，與來自主處理噴嘴33之處理氣體相接觸。
於被處理物9最初於往方向上橫穿處理空間39時(最初之橫穿時，第1次掃描)，已藉由上述預處理步驟而進行表層之含矽物9a之氧化反應(式1)。因此，藉由使處理氣體與被處理物9接觸，可立即開始利用處理氣體中之HF等氟系反應成分之蝕刻反應(式2)。因此，即便於最初之橫穿時，亦可充分提高蝕刻速率，而可避免浪費氟系反應成分。進而，於最初之橫穿時處理氣體中之臭氧與被處理物9接觸，藉此可進一步促進含矽物9a之氧化(式1)。
第2次以後之橫穿時，含矽物9a之表面由於至上次為止之橫穿而已經氧化，因此藉由使處理氣體與被處理物9接觸，可立即產生利用處理氣體中之HF等之蝕刻反應(式2)，可充分提高蝕刻速率。進而，藉由處理氣體中之臭氧可進一步促進含矽物9a之氧化(式1)。因此，可使最初之橫穿時之蝕刻速率與第2次以後之橫穿時之蝕刻速率為大致相同之大小。因而，可提高橫穿次數與累積蝕刻量之比例性，可使該等成為大致正比例之關係。因此，藉由設定橫穿次數，可容易地將含矽物9a之最終蝕刻量控制為所需之值。
完成處理之氣體係利用未圖示之排氣機構進行抽吸而排氣。
當橫穿次數達到設定次數時，停止蝕刻處理步驟。藉此，可確實地將被處理物9之含矽物9a僅蝕刻所需之厚度。可於含矽膜9a之殘餘厚度達到特定值時停止蝕刻，或於剛好去除含矽膜9a之整體時停止蝕刻。可容易地判斷停止蝕刻之時間點。
停止蝕刻處理後，藉由滾輪輸送機20將被處理物9自搬出口12搬出。
繼而，對本發明之其他實施形態加以說明。於以下實施形態中，有關與前文所述之構成重複之部分，於圖式中標註相同符號而省略其說明。
圖2係表示本發明之第2實施形態者。於該實施形態中，預處理部40之預處理噴嘴42與蝕刻處理部30之主處理噴嘴33接觸。因此，自預處理步驟轉移至蝕刻處理步驟之時間與第1實施形態相比變短。
預處理步驟中之處理流體之氧化性反應成分及蝕刻處理步驟中之處理氣體之氧化性反應成分不限於O3
，亦可為NOX
等其他氧化性氣體。
進而，預處理步驟中之處理流體不限於氣體，亦可為臭氧水或過氧化氫水等氧化性液體。
圖3係表示本發明之第3實施形態者。於該實施形態中，替代臭氧產生器41而使用臭氧水供給部45作為處理流體供給部。於供給部45內儲存有液體之臭氧水作為處理流體。
又，於第3實施形態中，與處理腔室10分開設置預處理腔室50。預處理腔室50配置於較處理腔室10更入側(於圖3中為右側)。滾輪輸送機20之較處理腔室10更入側之部分係配置於預處理腔室50內。於預處理腔室50之進給方向x之上游側(於圖3中為右側)之壁上設置有搬入口51。於預處理腔室50之進給方向x之下游側(於圖3中為左側)之壁上設置搬出口52。搬出口52係與處理腔室10之搬入口11對向。
預處理腔室50之上側部設置有噴霧式預處理噴嘴47。臭氧水供給部45連接於噴霧式預處理噴嘴47。噴霧式預處理噴嘴47之下側部分係插入至預處理腔室50之內部，與預處理腔室50內之滾輪輸送機20上下對向。於噴霧式預處理噴嘴47與滾輪輸送機20之間形成有預處理空間49。噴霧式預處理噴嘴47之尖端(下端)之噴霧口面臨預處理空間49。可於圖3之與紙面正交之寬度方向y上排列複數個噴霧式預處理噴嘴47。
根據第3實施形態，首先將被處理物9自搬入口51搬入至預處理腔室50內，並橫穿預處理腔室50內之預處理空間49(預處理步驟)。與此同時，將來自臭氧水供給部45之臭氧水導入至噴霧式預處理噴嘴47，而向預處理空間49噴霧。該臭氧水與被處理物9接觸，而產生含矽物9a之氧化反應(式1)。其後，將被處理物9自搬出口52搬出，並自搬入口11搬入至處理腔室10內(移送步驟)。於移送步驟過程中，進行利用氣刀等之被處理物9之乾燥步驟(省略圖示)。繼而，於處理腔室10內，與第1實施形態同樣地進行被處理物9之蝕刻處理步驟。
圖4係表示本發明之第4實施形態者。於該實施形態中，蝕刻處理部60係由所謂直接式之電漿處理裝置所構成。蝕刻處理部60包含第1、第2電極61、62。於第1電極61上連接有電源(圖示省略)。第2電極62電性接地。於至少一者之電極61、62之對向面上設置有固體介電質層(圖示省略)。藉由在電極61、62間施加電場而於大氣壓附近下生成放電。電極61、62間之空間成為放電空間63。
於蝕刻處理部60中，設置有氧氣供給部64替代臭氧產生器32。於來自氟系原料供給部31及添加部34之氟系原料氣體(CF4
+Ar+H2
O)中混合來自氧氣供給部64之氧氣(O2
)。將混合後之氣體導入至放電空間63使其電漿化。藉此，於放電空間63內生成HF等氟系反應成分或臭氧、O自由基等氧化性反應成分。
第2電極62兼作載物台，於其上表面設置被處理物9。移動機構65連接於第2電極兼載物台62。雖省略詳細之圖示，但移動機構65包含例如線性運動馬達、滑件導座等，使第2電極兼載物台62沿進給方向x往返移動。
被處理物9首先與預處理部40之預處理噴嘴42對向。自預處理噴嘴42向該被處理物9噴附臭氧。藉此，可使含矽物9a之表面部分得到預先氧化(預處理步驟)。
將預處理步驟後之被處理物9移至蝕刻處理部60之載物台62上(移送步驟)。轉移可人工進行，亦可使用機器人致動器等移送機構進行。或者，上述載物台62亦可兼作為於預處理步驟中支持被處理物9之支持部48。即，首先，將被處理物9載置於載物台62上。繼而，於預處理步驟中使載物台62與預處理噴嘴42對向，進而使被處理物9與預處理噴嘴42對向。其後，可將載物台62進而將被處理物9移至蝕刻處理部60。
於蝕刻處理部60中，藉由移動機構65，使被處理物9以橫穿第1電極61之下方之方式往返移動(蝕刻處理步驟)。於被處理物9與第1電極61對向而位於放電空間63內時，放電空間63內生成之處理氣體中之各反應成分(HF、COF2
、臭氧、O自由基等)與被處理物9接觸，而蝕刻含矽物9a。放電空間63成為進行蝕刻處理之處理空間。第1電極61與第2電極兼載物台62共同構成形成處理空間63之形成部。
本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離其宗旨之範圍可採用各種改變態樣。
例如，可使被處理物9靜止，且使蝕刻處理部30、60之主處理噴嘴33或第1電極61、及預處理部40之預處理噴嘴42、47移動，藉此進行自預處理步驟向蝕刻處理步驟之切換、或蝕刻處理步驟中之往返移動。移動機構亦可使主處理噴嘴33或第1電極61移動而替代被處理物9移動。
蝕刻裝置1包含複數個主處理噴嘴33、33...，可使該等複數個主處理噴嘴33、33...於x方向上排成1行，進而亦可使複數個處理空間39於x方向上排成1行。於此情形時，使被處理物9相對於主處理噴嘴33、33...於x方向上單程移動，藉此使被處理物9依次橫穿複數個處理空間39、39...。被處理物9橫穿處理空間33、33...之一個之動作與1次橫穿相對應。較佳為以使含矽物9a之最終蝕刻量達到所需值之方式設定主處理噴嘴之個數。當然，亦可使被處理物9相對於主處理噴嘴33、33...於x方向上往返移動。複數個主處理噴嘴33可分別收納電漿生成部35，亦可將1個電漿生成部35中生成之電漿氣體分配於上述複數個主處理噴嘴33。
於預處理步驟中，可將被處理物9配置於處理空間39內，且僅使來自氧化性反應成分供給部32之含氧化性反應成分之氣體(處理流體)自噴嘴33噴出而與被處理物9接觸。於此情形時，處理空間39兼作為預處理部之預處理空間，供給部32兼作為預處理部之處理流體供給部41，噴嘴33兼作為預處理噴嘴。於其後之蝕刻步驟中，較佳為使包含氟系反應成分或氧化性反應成分之處理氣體自上述噴嘴33噴出，而與被處理部9接觸。
亦可將複數個實施形態互相組合。例如，亦可應用第3實施形態之臭氧水噴霧噴嘴47作為第4實施形態(圖4)之預處理噴嘴。
對實施例加以說明。再者，本發明並不限定於以下實施例。
使用與圖1所示之蝕刻裝置1實質上相同構成之裝置。處理對象9為覆膜有非晶矽膜9a之玻璃基板，其大小為10 cm×10 cm。對該基板9實施預處理步驟後，將其供至蝕刻處理步驟。再者，於實施例1之裝置中，使用移動載物台替代輸送機20而作為被處理物9之支持部及移動機構。
作為預處理用之處理流體，將含臭氧之氣體(O2
+O3
)自處理流體供給部41導入至預處理噴嘴42，並自噴出口43a噴出而與基板9接觸。含臭氧之氣體之流量為1 SLM，臭氧濃度為8~10 vol%。噴出口43a之寬度(圖1之紙面正交方向y之尺寸)為10 cm。噴附含臭氧之氣體之同時，於進給方向x上輸送基板9。基板9之輸送速度為4 m/min。使基板9通過預處理空間49之次數為1次。
接著上述預處理步驟而進行蝕刻處理步驟。來自氟系原料供給部31之氟系原料氣體包含CF4
與Ar之混合氣體，於添加部34中向該混合氣體中添加水(H2
O)。各氣體成分之流量如下。
CF4
：0.1 SLM
Ar：1 SLM
添加水後之氟系原料氣體之露點為18℃左右。將該氟系原料氣體供給至電漿生成部35，於大氣壓下進行電漿化。電漿放電條件如下。
電極間空間36a之厚度：1 mm
電極36之寬度(圖1之紙面正交方向y之尺寸)：10 cm
施加電壓：Vpp=13 kV
脈衝頻率：40 kHz
將電漿化後之氟系氣體與來自第1氧化性反應成分生成部32之含臭氧之氣體(O2
+O3
)加以混合而獲得處理氣體，使該處理氣體自各噴出口37a噴出。來自第1氧化性反應成分生成部32之含臭氧之氣體之流量為1 SLM，臭氧濃度為8~10 vol%。噴出口37a之寬度(圖1之紙面正交方向y之尺寸)為10 cm。噴附處理氣體之同時，使基板9於進給方向x上往返移動。基板9之移動速度為4 m/min。
繼而，測定蝕刻處理步驟中之使基板9通過處理空間39之次數(橫穿次數)所對應的蝕刻量。如圖5之實線所示，橫穿次數與蝕刻量大致為正比例之關係。可確認，即便於最初之橫穿時亦可獲得與第2次以後之橫穿時大致相同大小之蝕刻速率。
作為比較例，省略上述實施例1中之預處理步驟，僅進行蝕刻處理步驟。蝕刻處理步驟之處理條件設為與上述實施例完全相同。並且，測定蝕刻處理步驟中之使基板9通過處理空間39之次數(橫穿次數)所對應的蝕刻量。
如圖5之虛線所示，於比較例1中，最初之橫穿時之蝕刻速率與第2次以後之橫穿時之蝕刻速率相比降低。因此，橫穿次數與蝕刻量不成正比例之關係，比例性低於實施例1。根據以上結果，顯示於根據橫穿次數而控制蝕刻量之方面，有效的是預先進行預處理步驟。
本發明可應用於半導體裝置或液晶顯示裝置之製造。
1．．．蝕刻裝置
9．．．被處理物
9a．．．含矽物
10．．．處理腔室
11．．．搬入口
12．．．搬出口
20．．．滾輪輸送機(移動機構)
21．．．軸
22．．．滾輪
30．．．蝕刻處理部
31．．．氟系原料供給部
32．．．第1臭氧產生器(第1氧化性反應成分生成部)
33．．．主處理噴嘴(形成部)
34．．．添加部
35．．．電漿生成部(氟系反應成分生成部)
36．．．電極
36a．．．放電空間(電極間空間)
37．．．噴出部
37a．．．噴出口
39．．．處理空間
40．．．預處理部
41．．．處理流體供給部(第2氧化性反應成分生成部)
42．．．預處理噴嘴
43．．．噴出部
43a．．．噴出口
45．．．臭氧水供給部(處理流體供給部)
47．．．噴霧式預處理噴嘴
48．．．支持部
49．．．預處理空間
50．．．預處理腔室
51．．．搬入口
52．．．搬出口
60．．．蝕刻處理部
61．．．第1電極(形成部)
62．．．第2電極兼載物台
63．．．處理空間
64．．．氧氣供給部
65．．．移動機構
圖1係表示本發明之第1實施形態之蝕刻裝置的概略構成之側視圖。
圖2係表示本發明之第2實施形態之蝕刻裝置的概略構成之側視圖。
圖3係表示本發明之第3實施形態之蝕刻裝置的概略構成之側視圖。
圖4係本發明之第4實施形態之蝕刻裝置的概略構成圖。
圖5係表示實施例1之結果之圖表。
1．．．蝕刻裝置
9．．．被處理物
9a．．．含矽物
10．．．處理腔室
11．．．搬入口
12．．．搬出口
20．．．滾輪輸送機(移動機構)
21．．．軸
22．．．滾輪
30．．．蝕刻處理部
31．．．氟系原料供給部
32．．．第1臭氧產生器(第1氧化性反應成分生成部)
33．．．主處理噴嘴(形成部)
34．．．添加部
35．．．電漿生成部(氟系反應成分生成部)
36．．．電極
36a．．．放電空間(電極間空間)
37．．．噴出部
37a．．．噴出口
39．．．處理空間
40．．．預處理部
41．．．處理流體供給部(第2氧化性反應成分生成部)
42．．．預處理噴嘴
43．．．噴出部
43a．．．噴出口
49．．．預處理空間
x．．．進給方向
y．．．紙面正交方向
Claims (4)
- 一種蝕刻方法，其係於大氣壓附近之處理空間中使用含有氟系反應成分及第1氧化性反應成分之處理氣體對含矽物進行蝕刻者，其特徵在於包括：預處理步驟，其係使含有第2氧化性反應成分之處理流體與包含上述含矽物之被處理物接觸；以及蝕刻處理步驟，其係於上述預處理步驟後，一面使上述被處理物以於上述處理空間內橫穿之方式相對於上述處理空間而相對移動，一面向上述處理空間供給上述處理氣體或於上述處理空間內生成上述處理氣體之上述各反應成分。
- 如請求項1之蝕刻方法，其中於上述蝕刻處理步驟中，藉由調節上述被處理物於上述處理空間內橫穿之次數，而控制上述含矽物之蝕刻量。
- 如請求項1或2之蝕刻方法，其中於上述蝕刻處理步驟中，於大氣壓附近下使含有含氟成分及含氫添加成分之氟系原料氣體進行電漿化，藉此生成上述氟系反應成分。
- 一種蝕刻裝置，其係於大氣壓附近之處理空間中使用含有氟系反應成分及第1氧化性反應成分之處理氣體對含矽物進行蝕刻者，其特徵在於包含：預處理部，其包含將含有第2氧化性反應成分之處理流體噴出之預處理噴嘴，使上述處理流體與包含上述含矽物之被處理物接觸；以及蝕刻處理部，其包含形成上述處理空間之形成部、及使與上述處理流體接觸後之上述被處理物以於上述處理空間內橫穿之方式相對於上述形成部而相對移動之移動機構，且向上述處理空間供給上述處理氣體或於上述處理空間內生成上述處理氣體之上述各反應成分。
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