TWI828964B - 蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供可選擇性蝕刻氧化物之蝕刻方法。蝕刻方法具備將具有氧化物之蝕刻對象物(12)設置於腔室(10)內，使用含有具有以下述化學式所示之官能基之含氟化合物的蝕刻氣體，於腔室(10)內進行蝕刻對象物(12)所具有之氧化物之蝕刻的蝕刻步驟。上述氧化物係金屬氧化物及半金屬氧化物之至少一者。蝕刻步驟中，於腔室(10)內不發生蝕刻氣體之電漿而進行蝕刻。

Description

蝕刻方法
本發明有關蝕刻方法。
氧化鉭(Ta2 O5 )等之金屬氧化物或二氧化矽(SiO2 )等之半金屬氧化物經常使用作為半導體元件製造中之低介電體材料或高介電體材料。將金屬氧化物或半金屬氧化物微細加工為所需形狀時，進行使用蝕刻氣體之蝕刻。進行蝕刻時，重要的是加工對象的金屬氧化物、半金屬氧化物之膜與混合存在於同一基板上之非加工對象之膜的蝕刻選擇性。
例如專利文獻1中揭示藉由使用三氟化氮(NF3 )、氟化羰基(COF2 )等之含氟氣體作為蝕刻氣體進行電漿蝕刻，而蝕刻金屬氧化物之方法。專利文獻1中揭示之方法中，藉由含氟氣體將金屬氧化物氟化形成金屬氟化物後，使該金屬氟化物與有機物反應形成揮發性之金屬化合物並使之揮發，而蝕刻金屬氧化物。 又，專利文獻2中揭示藉由使用六氟-1,3-丁二烯等之氟碳與氟化羰基之混合氣體之電漿蝕刻而蝕刻矽氧化膜之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開第2012/052858號 [專利文獻2] 日本國專利公開公報2016年第51777號
[發明欲解決之課題]
然而，專利文獻1中揭示之方法由於為了蝕刻金屬氧化物，必須經過使金屬氧化物與含氟氣體反應形成金屬氟化物之步驟，及使金屬氟化物與有機物反應形成揮發性金屬化合物之步驟的2階段步驟，故有步驟複雜化之問題點。再者，專利文獻1中揭示之方法，由於使用電漿，故難以如上述般選擇性蝕刻。 又，專利文獻2揭示之方法具有蝕刻加工對象之矽氧化膜之同時亦會蝕刻非加工對象之材料(多晶矽、氮化矽等)之問題點。 本發明之課題在於提供可選擇性蝕刻金屬氧化物、半金屬氧化物之蝕刻方法。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明之一態樣係如以下之[1]~[8]。 [1] 一種蝕刻方法，其具備將具有氧化物之蝕刻對象物設置於腔室內，使用含有具有以下述化學式所示之官能基之含氟化合物的蝕刻氣體，於前述腔室內進行前述蝕刻對象物所具有之前述氧化物之蝕刻的蝕刻步驟， 前述氧化物係金屬氧化物及半金屬氧化物之至少一者， 於前述蝕刻步驟中，於前述腔室內不發生前述蝕刻氣體之電漿而進行前述蝕刻， 又，下述化學式中之*意指與其他原子或原子團之鍵結點，
。
[2] 如[1]之蝕刻方法，其中前述蝕刻步驟中，不使用前述蝕刻氣體之電漿，而藉由前述蝕刻氣體進行前述蝕刻。 [3] 如[1]之蝕刻方法，其中於自前述腔室遠離之位置配置電漿產生源，於前述蝕刻步驟中，藉由以前述電漿產生源於前述腔室外產生之前述蝕刻氣體之電漿，於前述腔室內進行前述蝕刻。
[4] 如[1]至[3]中任一項之蝕刻方法，其中前述含氟化合物之碳數為1以上5以下。 [5] 如[1]至[3]中任一項之蝕刻方法，其中前述含氟化合物之碳數為1以上3以下。 [6] 如[1]至[3]中任一項之蝕刻方法，其中前述含氟化合物係氟化羰基及氟化草醯基之至少一者。
[7] 如[1]至[6]中任一項之蝕刻方法，其中前述金屬氧化物之金屬係含有自鎢、鈦、鉭、釕、銥及銠中選出之至少1種。 [8] 如[1]至[7]中任一項之蝕刻方法，其中前述半金屬氧化物之半金屬含有矽。 [發明效果]
依據本發明，可選擇性蝕刻金屬氧化物、半金屬氧化物。
針對本發明之一實施形態於以下加以說明。本實施形態係顯示本發明之一例者，本發明並非限定於本實施形態。又，本實施形態可加以各種變更或改良，該等施加各種變更或改良之形態亦可包含於本發明。
本實施形態之蝕刻方法具備將具有氧化物之蝕刻對象物設置於腔室內，使用含有具有以上述化學式所示之官能基之含氟化合物的蝕刻氣體，於腔室內進行蝕刻對象物所具有之氧化物之蝕刻的蝕刻步驟。上述氧化物係金屬氧化物及半金屬氧化物之至少一者。且於蝕刻步驟中，於腔室內不發生蝕刻氣體之電漿而進行蝕刻。
具有上述化學式所示之官能基之含氟化合物與上述氧化物接觸時，含氟化合物中之羰基與上述氧化物中之氧原子反應放出二氧化碳，同時含氟化合物中之氟原子與金屬、半金屬反應，生成揮發性金屬氟化物、半金屬氟化物，藉此進行上述氧化物之蝕刻。作為一例，氟化羰基與二氧化矽之反應示於下述反應式。 2COF2 +SiO2 àSiF4 +2CO2
另一方面，具有上述化學式所示之官能基之含氟化合物與上述氧化物以外之材料(例如氮化矽、多晶矽、非晶碳、金屬單體、半金屬單體、金屬氮化物、半金屬氮化物、有機物、光阻劑)幾乎不反應。因此，若對具有上述氧化物與上述氧化物以外之材料兩者之蝕刻對象物應用本實施形態之蝕刻方法，無必要蝕刻之材料(例如氮化矽、多晶矽、非晶碳、金屬單體、半金屬單體、金屬氮化物、半金屬氮化物、有機物、光阻劑)幾乎不被蝕刻，而可選擇性蝕刻上述氧化物。因此，本實施形態之蝕刻方法可較佳地使用於半導體元件之製造。
光阻劑材料係指藉由光、電子束等使溶解性等之物性變化之感光性組成物。舉例為例如g線用、h線用、i線用、KrF線用、ArF線用、F2 用、EUV用等之光阻劑材料。光阻劑材料若為一般半導體元件製造步驟所使用者，則其組成未特別限定，但可舉例為使具有乙烯基、(甲基)丙烯醯基、縮水甘油基、胺基、羥基等之有助於聚合之官能基的化合物聚合而得之聚合物。舉例為例如含有自鏈狀烯烴、環狀烯烴、苯乙烯、乙烯基酚、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、環氧樹脂、三聚氰胺及二醇選出之至少一種單體調製之聚合物之組成物。又，(甲基)丙烯酸意指丙烯酸及甲基丙烯酸之一者或兩者，(甲基)丙烯酸酯意指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯之一者或兩者。
又，由於不於腔室內產生蝕刻氣體之電漿而進行上述氧化物之蝕刻，故腔室或連接於腔室之配管不易發生腐蝕。再者，由於可以一階段的步驟進行蝕刻，故可簡易且低成本地進行上述氧化物之蝕刻。
又，本發明中所謂蝕刻意指去除蝕刻對象物具有之上述氧化物之一部分或全部而將蝕刻對象物加工為特定形狀(例如三次元形狀)(例如將蝕刻對象物具有之氧化物膜加工為特定膜厚形成配線)，同時意指自蝕刻對象物去除由上述氧化物所成之殘留物、堆積物而予以清潔(例如不對半導體元件造成損傷地去除堆積於半導體元件上之氧化物之堆積物)等。
以下針對本實施形態之蝕刻方法舉例第一實施形態及第二實施形態之2例進一步詳細說明。 [第一實施形態] 第一實施形態之蝕刻方法係於上述蝕刻步驟中，不使用蝕刻氣體之電漿(使蝕刻氣體電漿化而得之電漿氣體)而藉由蝕刻氣體進行蝕刻之蝕刻方法(以下有時亦記為「無電漿蝕刻」)。
第一實施形態之蝕刻方法可藉由使用不具備電漿產生源之蝕刻裝置進行蝕刻而實施，或者亦可使用於腔室內部或外部設置電漿產生源之蝕刻裝置，以不使該電漿產生源運轉地進行蝕刻而實施。
針對第一實施形態之蝕刻方法進一步詳細說明。 [蝕刻氣體] 所使用之蝕刻氣體係含有具有以上述化學式所示之官能基之含氟化合物的氣體。含氟化合物之種類若為具有上述化學式所示之官能基者，則未特別限定，但基於揮發性高而容易作為氣體予以處理之觀點，較佳為碳數1以上5以下者，更佳為碳數1以上3以下者，最佳為碳數1或2者。
作為含氟化合物之具體例舉例為氟化甲醯、氟化羰基、氟化草醯基、氟化2,2,2-三氟乙醯基、氟化2,2-二氟乙醯基、氟化2-氟乙醯基、氟化乙醯基、氟化2,2,3,3,3-五氟丙醯基、氟化2,2,3,3-四氟丙醯基、氟化2,3,3,3-四氟丙醯基、氟化3,3,3-三氟丙醯基、氟化2,3,3-三氟丙醯基、氟化2,2,3-三氟丙醯基、氟化2,2-二氟丙醯基、氟化2,3-二氟丙醯基、氟化3,3-二氟丙醯基、氟化2-氟丙醯基、氟化3-氟丙醯基、氟化丙醯基、氟化2,3,3,3-四氟-2-(三氟甲基)丙醯基、氟化3,3,3-三氟-2,2-雙(三氟甲基)丙醯基等。
該等含氟化合物中，特佳為氟化羰基(COF2 )與氟化草醯基((COF)2 )，作為含氟化合物最佳使用氟化羰基與氟化草醯基之至少一者。 且該等含氟化合物可單獨使用1種，亦可組合2種以上使用。
蝕刻氣體可為僅由含氟化合物所成之氣體，亦可為含有含氟化合物與其他種氣體之混合氣體。蝕刻氣體為含有含氟化合物與其他種氣體之混合氣體時，蝕刻氣體中含有之含氟化合物之含量較佳為1體積%以上，更佳為5體積%以上，又更佳為10體積%以上。
蝕刻氣體為含有含氟化合物與其他種氣體之混合氣體時，作為其他種氣體可使用惰性氣體。亦即，蝕刻氣體亦可為含氟化合物與惰性氣體所成之混合氣體。作為惰性氣體可使用選自氮氣(N2 )、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)及氙氣(Xe)之至少一種。蝕刻氣體中所含之惰性氣體含量並未特別限定，但可設為超過0體積%及99體積%以下，更佳為超過50體積%及90體積%以下。
[蝕刻時之壓力] 第一實施形態之蝕刻方法的蝕刻步驟中，於腔室內配置蝕刻對象物同時於腔室內供給蝕刻氣體，不使用蝕刻氣體之電漿而藉由蝕刻氣體進行蝕刻對象物具有之上述氧化物之蝕刻。此時，腔室內之壓力並未特別限定，但可設為1Pa以上101.3kPa以下。
例如，可於腔室內配置蝕刻對象物，邊於腔室內流通蝕刻氣體邊進行蝕刻，但蝕刻氣體流通時之腔室內壓力亦可設為1Pa以上101.3kPa以下。蝕刻氣體之流量只要根據腔室大小及使腔室內減壓之排氣設備之能力，以將腔室內壓力保持一定之方式適當設定即可。
[蝕刻對象物] 藉由第一實施形態之蝕刻方法蝕刻之蝕刻對象物含有上述氧化物。亦即蝕刻對象物可為僅以上述氧化物形成之構件，亦可為具有僅以上述氧化物形成之部分與以其他材質形成之部分的構件，亦可為以上述氧化物與其他材質之混合物形成之構件。蝕刻對象物全體形狀及蝕刻對象物中僅以上述氧化物形成之部分的形狀並未特別限定，可為例如箔狀、膜狀、粉末狀、塊狀。
所謂上述氧化物係指包含金屬或半金屬與氧原子為主成分之化合物，例如作為於配線之材料(金屬單體、半金屬單體、或該等之合金)表面上產生之自然氧化膜而使用之化合物、作為於配線之材料(金屬單體、半金屬單體、或該等之合金)表面上產生之堆積物而使用之化合物、作為半導體元件之絕緣膜而使用之化合物、作為半導體元件之高介電體材料或低介電體材料而使用之化合物等。上述氧化物亦可含有金屬、半金屬、氧以外之元素，例如亦可含有氮、碳、氟、氯、溴、碘等之元素。
金屬氧化物之金屬種類若為可生成作為蝕刻之生成物的揮發性金屬化合物(例如金屬氟化物、金屬羰基)者則未特別限定，作為具體例舉例為鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、釕(Ru)、銥(Ir)、銠(Rh)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)或該等金屬中之2種以上的合金等。又，半金屬氧化物之金屬種類亦與金屬氧化物之金屬的情況同樣，並未特別限定，但作為具體例舉例為矽(Si)。
蝕刻對象物具有上述氧化物與由上述氧化物以外者所成之並非蝕刻對象的非蝕刻對象物時，可藉由第一實施形態之蝕刻方法，相對於非蝕刻對象物選擇性蝕刻上述氧化物。作為此等蝕刻對象物，舉例為具有上述氧化物之膜與非蝕刻對象物之膜的基板。
作為非蝕刻對象物之膜舉例為選自金屬膜、矽膜、氮化矽膜、有機膜之至少1種膜。作為氮化矽膜舉例為如Si3 N4 (SiN)、SiCN等之具有矽原子與氮原子之矽化合物之膜。作為矽膜舉例為多晶矽或非晶矽之膜。且作為有機膜舉例為光阻劑或非晶碳等之碳材料的膜。再者作為金屬膜舉例為上述金屬單體或其氮化物、碳化物、矽化物等所成之膜。
[蝕刻裝置] 其次邊參考圖1邊說明第一實施形態之蝕刻方法可使用之蝕刻裝置之構成的一例與使用該蝕刻裝置之上述氧化物之蝕刻方法之一例。圖1之蝕刻裝置係半導體元件製造步驟所使用之一般蝕刻裝置，係進行無電漿蝕刻之無電漿蝕刻裝置。首先針對圖1之蝕刻裝置之構成加以說明。
圖1之蝕刻裝置具備於內部進行蝕刻之腔室10、將欲蝕刻之蝕刻對象物12支持於腔室10內部之載台11、測定蝕刻對象物12之溫度的溫度計14、用以排出腔室10內部之氣體的排氣用配管13、設置於排氣用配管13之使腔室10內部減壓之真空泵15、及測定腔室10之內部壓力之壓力計16。
又，圖1之蝕刻裝置具備對腔室10內部供給蝕刻氣體之蝕刻氣體供給部。該蝕刻氣體供給部具有供給具有以上述化學式所示之官能基之含氟化合物之氣體的含氟化合物氣體供給部1、供給惰性氣體之惰性氣體供給部2、連接含氟化合物氣體供給部1與腔室10之含氟氣體化合物供給用配管5、及將惰性氣體供給部2連接於含氟化合物氣體供給用配管5之中間部的惰性氣體供給用配管6。
進而，於含氟化合物氣體供給用配管5設置測定含氟化合物氣體之壓力的壓力計7與控制含氟化合物氣體流量之含氟化合物氣體流量控制裝置3。進而，於惰性氣體供給用配管6設置控制惰性氣體壓力之惰性氣體壓力控制裝置8與控制惰性氣體流量之惰性氣體流量控制裝置4。
接著，對腔室10供給作為蝕刻氣體之含氟化合物氣體時，自含氟化合物氣體供給部1對含氟化合物氣體供給用配管5送出含氟化合物氣體，藉此經由含氟化合物氣體供給用配管5對腔室10供給含氟化合物氣體。
又，供給作為蝕刻氣體之含氟化合物氣體與惰性氣體之混合氣體時，自含氟化合物氣體供給部1對含氟化合物氣體供給用配管5送出含氟化合物氣體，並且自惰性氣體供給部2對含氟化合物氣體供給用配管5經由惰性氣體供給用配管6送出惰性氣體。藉此，於含氟化合物氣體供給用配管5之中間部使含氟化合物氣體與惰性氣體混合成為混合氣體，該混合氣體經由含氟化合物氣體供給用配管5供給至腔室10。
又，含氟化合物氣體供給部1與惰性氣體供給部2之構成並未特別限定，可為例如氣瓶或氣缸等。且作為含氟化合物氣體流量控制裝置3及惰性氣體流量控制裝置4可利用質量流量控制器或流量計等。
對腔室10供給蝕刻氣體時，較佳邊將蝕刻氣體之供給壓力(亦即圖1中之壓力計7之值)保持於特定值邊進行供給。亦即蝕刻氣體之供給壓力較佳為2Pa以上1MPa以下，更佳10Pa以上0.5MPa以下，又更佳為50Pa以上0.3MPa以下。蝕刻氣體之供給壓力若為上述範圍內，則對腔室10供給蝕刻氣體可順利進行同時對於圖1之蝕刻裝置所具有之零件(例如前述各種裝置或前述配管)的負荷亦小。
又，供給至腔室10內之蝕刻氣體壓力，基於對蝕刻對象物12之表面均一蝕刻之觀點，較佳為0.1Pa以上101.3kPa以下，更佳為1Pa以上70kPa以下。腔室10內之蝕刻氣體壓力若為上述範圍，則可獲得充分之蝕刻速度並且相對於非蝕刻對象物容易選擇性蝕刻上述氧化物(蝕刻選擇比容易提高)。
供給蝕刻氣體前之腔室10內之壓力若為蝕刻氣體之供給壓力以下或比蝕刻氣體供給壓力低之低壓則未特別限定，但例如較佳為10-5 Pa以上且未達30kPa，更佳為1Pa以上10kPa以下。
蝕刻氣體之供給壓力與供給蝕刻氣體前之腔室10內之壓力的差較佳為0.5MPa以下，更佳為0.3MPa以下，又更佳為0.1MPa以下。壓差若為上述範圍內，則對腔室10之蝕刻氣體供給容易順利進行。
對腔室10供給蝕刻氣體時，較佳邊將蝕刻氣體溫度保持於特定值而供給。亦即蝕刻氣體之供給溫度較佳為10℃以上100℃以下。 進行蝕刻時之蝕刻對象物12之溫度較佳設為105℃以上500℃以下，更佳設為110℃以上450℃以下，又更佳設為120℃以上400℃以下。若為該溫度範圍內，則上述氧化物之蝕刻可順利進行並且對於蝕刻裝置之負荷小，容易增長蝕刻裝置壽命。
蝕刻之處理時間(以下有時亦記為「蝕刻時間」)可根據上述氧化物欲蝕刻至何種程度而任意設定，但若考慮半導體元件製造製程之生產效率，則較佳為60分鐘以內，更佳為40分鐘以內，又更佳為30分鐘以內。又，所謂蝕刻之處理時間，係指自於腔室10內部導入蝕刻氣體起至為了結束蝕刻而使腔室10內部之蝕刻氣體排氣之時間。
第一實施形態之蝕刻方法可使用如圖1之蝕刻裝置之半導體元件製造步驟所使用之一般無電漿蝕刻裝置，可使用之蝕刻裝置之構成並未特別限定。 例如含氟化合物氣體供給用配管5與蝕刻對象物12之位置關係若為可使蝕刻氣體與蝕刻對象物12接觸，則未特別限定。且，關於腔室10之溫度調節機構之構成，由於只要可將蝕刻對象物12之溫度調節於任意溫度即可，故可為於載台11上直接具備溫度調節機構之構成，亦可為以外附之溫度調節器自腔室10外側對腔室10進行加溫或冷卻。
又，圖1之蝕刻裝置的材質若為對使用之含氟化合物具有耐腐蝕性且可減壓至特定壓力者則未特別限定。例如與蝕刻氣體接觸之部分可使用鎳、鎳基合金、鋁、不鏽鋼、鉑等之金屬、及氧化鋁等之陶瓷、及氟樹脂等。作為鎳基合金之具體例舉例為INCONEL(註冊商標)、HASTELLOY(註冊商標)、MONEL(註冊商標)等。且作為氟樹脂舉例為例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯・全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、聚偏氟化乙烯(PVDF)、鐵氟龍(註冊商標)、VITON(註冊商標)、KALREZ(註冊商標)等。
[第二實施形態] 第二實施形態之蝕刻方法係於自腔室遠離之位置配置電漿產生源，於上述蝕刻步驟中，藉由以電漿產生源於腔室外產生之蝕刻氣體之電漿，於腔室內進行蝕刻之蝕刻方法(以下有時亦記為「遠距電漿蝕刻」)。
第二實施形態之蝕刻方法可藉由將以配置於遠離腔室之位置的電漿產生源產生之蝕刻氣體之電漿，供給至設置有蝕刻對象物之腔室內，以蝕刻氣體之電漿蝕刻蝕刻對象物所具有之上述氧化物而實施。藉由第二實施形態之蝕刻方法，有可於溫和的溫度蝕刻蝕刻對象物所具有之上述氧化物之情況。
邊參考圖2，邊說明第二實施形態之蝕刻方法可使用之蝕刻裝置之構成的一例與使用該蝕刻裝置之上述氧化物之蝕刻方法之一例。惟，第二實施形態之蝕刻方法除了具有電漿產生源之方面與以蝕刻氣體之電漿進行蝕刻之方面以外，由於與第一實施形態之蝕刻方法大致相同，故關於與第一實施形態之蝕刻方法同樣之部分省略說明，僅說明不同部分。
圖2之蝕刻裝置係進行遠距電漿蝕刻之遠距電漿蝕刻裝置，於腔室10外部具有電漿產生源的遠距電漿產生裝置17。若詳述，則圖2之蝕刻裝置於含氟化合物氣體供給用配管5之與惰性氣體供給用配管6之連接部與腔室10之間具有遠距電漿產生裝置17。
蝕刻氣體經由含氟化合物氣體供給用配管5供給至遠距電漿產生裝置17，藉由遠距電漿產生裝置17作成蝕刻氣體之電漿。接著，由遠距電漿產生裝置17產生之蝕刻氣體之電漿經由含氟化合物氣體供給用配管5供給至腔室10，並供於蝕刻對象物所具有之上述氧化物之蝕刻。可使用作為遠距電漿產生裝置17之電漿產生源並未特別限定，可使用市售裝置。例如可使用日本MKS股份有限公司製之智慧型遠距電漿源ASTRON Paragon(註冊商標)。 [實施例]
以下顯示實施例、比較例及參考例更詳細說明本發明。 (實施例1-1) 使用具有與圖1之蝕刻裝置大致同樣構成之蝕刻裝置，進行蝕刻對象物之無電漿蝕刻。
關於實施例1-1所用之蝕刻對象物，邊參考圖3加以說明。準備於一邊2cm之正方形狀之矽基鈑21上成膜膜厚1004nm之二氧化矽(SiO2 )膜22者，於其二氧化矽膜22上，使用油脂(DAIKIN工業股份有限公司製之DEMNUM GREASE L-200)接著尺寸1cm×2cm(厚1mm)之長方形狀之氧化鋁基板23，將其作為蝕刻對象物。於矽基板21上成膜二氧化矽膜22者，係藉由於半徑10cm之圓形狀之矽基板上成膜膜厚1004nm之二氧化矽膜厚，切斷為一邊2cm之正方形狀而製造者，且係由KST WORLD股份有限公司製造者。
將該蝕刻對象物載置於蝕刻裝置之腔室內部之載台上，將載台溫度升溫至150℃。其次將流量200mL/ min之氟化羰基氣體與流量800mL/min之氬氣混合作成混合氣體，將該混合氣體設為蝕刻氣體。接著，將該蝕刻氣體以流量1000mL/min供給至腔室內部，流通10分鐘進行蝕刻。蝕刻氣體流通時之腔室內部之壓力設為10kPa。蝕刻氣體流通結束後結束載台之加熱，以氬氣置換腔室內部。
打開腔室取出蝕刻對象物，自蝕刻對象物卸除氧化鋁基板23，接著面以乙醇洗淨去除油脂。接著使用KEYENCE股份有限公司製之原子力顯微鏡VN-8010，測定被氧化鋁基板23覆蓋而未被蝕刻之二氧化矽膜22之覆蓋面22a與未被氧化鋁基板23覆蓋而被蝕刻之二氧化矽膜22之蝕刻面22b之階差大小。又階差大小之測定條件如以下。
測定壓力：大氣壓(101.3kPa) 測定溫度：28℃ 測定環境：大氣中 掃瞄範圍：寬80.0μm、高20.0μm、角度0° 接著，將階差大小(單位為nm)之測定結果除以蝕刻時間(單位為min)，算出二氧化矽之蝕刻速度(單位為nm/ min)。結果示於表1。
(實施例1-2) 除了氟化羰基氣體流量設為500mL/min，氬氣流量設為500 mL/min之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出二氧化矽之蝕刻速度。結果示於表1。 (實施例1-3) 除了腔室內部壓力設為50kPa之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出二氧化矽之蝕刻速度。結果示於表1。
(實施例1-4) 除了載台溫度設為300℃之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出二氧化矽之蝕刻速度。結果示於表1。 (實施例1-5) 除了替代氬氣使用氦氣作為惰性氣體之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出二氧化矽之蝕刻速度。結果示於表1。
(實施例1-6) 除了替代氟化羰基使用氟化草醯基作為含氟化合物氣體之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出二氧化矽之蝕刻速度。結果示於表1。 (實施例1-7) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化鎢(WO3 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化鎢之蝕刻速度。結果示於表1。
(實施例1-8) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化鉭(Ta2 O5 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化鉭之蝕刻速度。結果示於表1。 (實施例1-9) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化鈦(TiO2 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化鈦之蝕刻速度。結果示於表1。
(實施例1-10) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化釕(RuO4 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化釕之蝕刻速度。結果示於表1。 (實施例1-11) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化銥(IrO2 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化銥之蝕刻速度。結果示於表1。
(實施例1-12) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氧化銠(Rh2 O3 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氧化銠之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-1) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備多晶矽(Si)膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出多晶矽之蝕刻速度。結果示於表1。
(參考例1-2) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氮化矽(Si3 N4 )膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氮化矽之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-3) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備碳化矽(SiC)膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出碳化矽之蝕刻速度。結果示於表1。
(參考例1-4) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備經硬化之光阻劑膜(東京應化工業股份有限公司製之光阻劑TSCR(註冊商標))之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出光阻劑之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-5) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備非晶碳膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出非晶碳之蝕刻速度。結果示於表1。
(參考例1-6) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備鎢膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出鎢之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-7) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備氮化鈦(TiN)膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出氮化鈦之蝕刻速度。結果示於表1。
(參考例1-8) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備鉭膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出鉭之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-9) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備釕膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出釕之蝕刻速度。結果示於表1。
(參考例1-10) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備銥膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出銥之蝕刻速度。結果示於表1。 (參考例1-11) 除了蝕刻替代二氧化矽膜具備銠膜之蝕刻對象物之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻，算出銠之蝕刻速度。結果示於表1。
由實施例1-1之結果，可知藉由使用含有含氟化合物之蝕刻氣體，即使為無電漿蝕刻亦可蝕刻二氧化矽。 由實施例1-2~1-4之結果可知，蝕刻氣體中之含氟化合物比率、腔室內之壓力或載台溫度越高，二氧化矽之蝕刻速度越提高。
由實施例1-5之結果，可知即使使用氦氣作為稀釋含氟化合物之惰性氣體，仍然可以與實施例1-1毫不遜色之蝕刻速度蝕刻二氧化矽。 由實施例1-6之結果，可知即使氟化草醯基作為含氟化合物，仍然可以與實施例1-1毫不遜色之蝕刻速度蝕刻二氧化矽。
由實施例1-7~1-12之結果，可知藉由使用含有含氟化合物之蝕刻氣體，即使為無電漿蝕刻亦可蝕刻氧化鎢、氧化鉭、氧化鈦、氧化釕、氧化銥及氧化銠。 另一方面，由參考例1-1~1-11之結果可知以無電漿蝕刻對上述氧化物以外之材料幾乎不蝕刻。 由以上結果，可知藉由無電漿蝕刻，可選擇性蝕刻上述氧化物。
(實施例2-1~2-13) 除了將成膜有表2記載之氧化物膜之矽基板與成膜有非蝕刻對象物膜之矽基板並排設置於同一腔室內之載台上，以表2所示之載台溫度及腔室內壓力進行無電漿蝕刻之方面以外，與實施例1-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻。氧化物種類及非蝕刻對象物之種類如表2所示。接著分別算出氧化物之膜與非蝕刻對象物膜之蝕刻速度，由其數值算出蝕刻選擇比。結果示於表2。又所謂蝕刻選擇比係(氧化物之膜的蝕刻速度)/(非蝕刻對象物膜之蝕刻速度)。
(實施例3-1~3-11) 除了使用具有與圖2所示之蝕刻裝置大致同樣構成之蝕刻裝置進行遠距電漿蝕刻之方面，使用流量250mL/min之氟化羰基氣體作為蝕刻氣體之方面，及將蝕刻時間設為30秒，載台溫度設為30℃，腔室內壓力設為0.133kPa以外，與實施例2-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻。氧化物種類及非蝕刻對象物之種類如表3所示。
接著，與實施例2-1同樣分別算出氧化物之膜與非蝕刻對象物膜之蝕刻速度，自其數值算出蝕刻選擇比。結果示於表3。又，作為電漿產生源係使用日本MKS股份有限公司製之智慧型遠距電漿源ASTRON Paragon(註冊商標)，電源功率設為7kW。
(比較例1~11) 除了蝕刻氣體之電漿於腔室內產生，藉由蝕刻氣體之電漿於腔室內進行蝕刻而進行通常之電漿蝕刻之方面，及蝕刻條件如下述之方面以外，與實施例2-1同樣進行蝕刻對象物之蝕刻。氧化物種類及非蝕刻對象物之種類如表3所示。接著，與實施例2-1同樣分別算出氧化物之膜與非蝕刻對象物膜之蝕刻速度，自其數值算出蝕刻選擇比。結果示於表3。
蝕刻條件如下述。作為蝕刻氣體使用流量100mL/min之氟化羰基與流量900mL/min之氬氣混合之混合氣體。蝕刻時間為30秒，載台溫度為30℃，腔室內壓力為0.001kPa。作為蝕刻裝置使用SAMUCO股份有限公司製之平行平板型電漿CVD裝置RIE-800iPC，電源功率為500W，偏壓功率為100W。
由實施例2-1~2-13及實施例3-1~3-11之結果，可知即使藉由無電漿蝕刻、遠距電漿蝕刻同時蝕刻上述氧化物及非蝕刻對象物時，均可相對於非蝕刻對象物選擇性蝕刻上述氧化物。而且可知遠距電漿蝕刻之上述氧化物之蝕刻速度快於無電漿蝕刻，無電漿蝕刻之蝕刻選擇性高於遠距電漿蝕刻。 另一方面，由比較例1~11之結果，可知以於腔室內產生電漿之條件進行蝕刻時，無法選擇性蝕刻上述氧化物。且可知非蝕刻對象物比上述氧化物更優先被蝕刻。
1:含氟化合物氣體供給部 2:惰性氣體供給部 3:含氟化合物氣體流量控制裝置 4:惰性氣體流量控制裝置 5:含氟化合物氣體供給用配管 6:惰性氣體供給用配管 7,16:壓力計 10:腔室 11:載台 12:蝕刻對象物 13:排氣用配管 14:溫度計 15:真空泵 17:遠距電漿產生裝置 21:矽基板 22:二氧化矽膜 23:氧化鋁基板
[圖1]係說明本發明之蝕刻方法之第一實施形態之蝕刻裝置之一例的概略圖。 [圖2]係說明本發明之蝕刻方法之第二實施形態之蝕刻裝置之一例的概略圖。 [圖3]係說明實施例、比較例及參考例所用之蝕刻對象物之圖。
1:含氟化合物氣體供給部
2:惰性氣體供給部
3:含氟化合物氣體流量控制裝置
4:惰性氣體流量控制裝置
5:含氟化合物氣體供給用配管
6:惰性氣體供給用配管
7,16:壓力計
8:惰性氣體壓力控制裝置
10:腔室
11:載台
12:蝕刻對象物
13:排氣用配管
14:溫度計
15:真空泵

Claims (6)

  1. 一種蝕刻方法，其具備將具有氧化物之蝕刻對象物設置於腔室內，使用含有具有以下述化學式所示之官能基之含氟化合物的蝕刻氣體，於前述腔室內進行前述蝕刻對象物所具有之前述氧化物之蝕刻的蝕刻步驟，前述蝕刻對象物具有非蝕刻對象物之膜與前述氧化物之膜，前述非蝕刻對象物之膜係選自金屬膜、矽膜、氮化矽膜及有機膜之至少1種膜，前述氧化物係金屬氧化物及半金屬氧化物之至少一者，於前述蝕刻步驟中，不使用前述蝕刻氣體之電漿，而藉由以10℃以上100℃以下來供給的前述蝕刻氣體進行前述蝕刻，以(前述氧化物之膜的蝕刻速度)/(前述非蝕刻對象物之膜的蝕刻速度)表示的蝕刻選擇比為6.0以上，又，下述化學式中之*意指與其他原子或原子團之鍵結點，
    Figure 110102626-A0305-02-0033-1
  2. 如請求項1之蝕刻方法，其中前述含氟化合物之碳數為1以上5以下。
  3. 如請求項1之蝕刻方法，其中前述含氟化合物之碳數為1以上3以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之蝕刻方法，其中前述含氟化合物係氟化羰基及氟化草醯基之至少一者。
  5. 如請求項1至3中任一項之蝕刻方法，其中前述金屬氧化物之金屬係含有自鎢、鈦、鉭、釕、銥及銠中選出之至少1種。
  6. 如請求項1至3中任一項之蝕刻方法，其中前述半金屬氧化物之半金屬含有矽。
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