TWI851908B - 電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法 - Google Patents

電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種電漿蝕刻方法，其係相較於非蝕刻對象物，能選擇地蝕刻含有錫及銦的至少一者之氧化物的蝕刻對象物。電漿蝕刻方法具備：使含有在分子內具有氟原子及溴原子的不飽和化合物之蝕刻氣體，在電漿之存在下接觸具有蝕刻氣體的蝕刻對象之蝕刻對象物與蝕刻氣體的非蝕刻對象之非蝕刻對象物之被蝕刻構件，一邊對於支撐被蝕刻構件的下部電極施加超過0W的偏壓功率，一邊進行蝕刻，相較於非蝕刻對象物，選擇地蝕刻該蝕刻對象物之蝕刻步驟。蝕刻對象物含有錫及銦的至少一者之氧化物，非蝕刻對象物含有含矽化合物及光阻的至少一者。

Description

電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法
本發明關於電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法。
氧化錫或氧化銦等之金屬氧化物係作為進行金屬配線之圖型形成或鰭式場效電晶體(FinFET)中的鰭圖型之形成時的間隔物使用。又，氧化錫與氧化銦的混合物之氧化銦錫(ITO)常常被用於透明電極之製造。 於如上述的半導體之製程中，將金屬氧化物微細加工成所欲的形狀時，有藉由使用蝕刻氣體的電漿蝕刻來蝕刻金屬氧化物之步驟。於此半導體之製程的蝕刻中，相較於蝕刻氣體的非蝕刻對象之遮罩等之非蝕刻對象物，選擇地蝕刻蝕刻氣體的蝕刻對象之蝕刻對象物(金屬氧化物)者係重要(亦即蝕刻選擇性)。 例如專利文獻1及專利文獻2中，掲示藉由使用含有溴化氫或碘化氫的蝕刻氣體之電漿蝕刻，而蝕刻金屬氧化物之技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本發明專利公表公報2002年第506572號 [專利文獻2]日本發明專利公開公報平成6年第151375號
[發明所欲解決的課題]
然而，專利文獻1及專利文獻2揭示的技術係有無法以優異蝕刻選擇性來蝕刻金屬氧化物之情況。 本發明之課題在提供一種電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法，該電漿蝕刻方法係相較於非蝕刻對象物，能選擇地蝕刻含有錫及銦的至少一者之氧化物的蝕刻對象物。 [解決課題的手段]
為了解決前述課題，本發明之一態樣係如以下的[1]～[9]。 [1]一種電漿蝕刻方法，其具備：使含有在分子內具有氟原子及溴原子的不飽和化合物之蝕刻氣體，在電漿之存在下接觸具有前述蝕刻氣體的蝕刻對象之蝕刻對象物與前述蝕刻氣體的非蝕刻對象之非蝕刻對象物之被蝕刻構件，一邊對於支撐前述被蝕刻構件的下部電極施加超過0W的偏壓功率，一邊進行蝕刻，相較於前述非蝕刻對象物，選擇地蝕刻前述蝕刻對象物之蝕刻步驟， 前述蝕刻對象物含有錫及銦的至少一者之氧化物，前述非蝕刻對象物含有含矽化合物及光阻的至少一者。
[2]如[1]記載之電漿蝕刻方法，其中前述蝕刻氣體為含有前述不飽和化合物與惰性氣體之混合氣體。 [3]如[2]記載之電漿蝕刻方法，其中前述混合氣體中的前述不飽和化合物之濃度為1體積%以上50體積%以下。 [4]如[1]～[3]中任一項之記載之電漿蝕刻方法，其中前述不飽和化合物為溴氟乙烯。
[5]如[4]記載之電漿蝕刻方法，其中前述溴氟乙烯為溴三氟乙烯、1-溴-2,2-二氟乙烯、(E)-1-溴-1,2-二氟乙烯、(Z)-1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、(E)-1-溴-2-氟乙烯、(Z)-1-溴-2-氟乙烯、1,1-二溴-2-氟乙烯、(E)-1,2-二溴-2-氟乙烯、(Z)-1,2-二溴-2-氟乙烯及三溴氟乙烯中的至少1種。
[6]如[1]～[5]中任一項之記載之電漿蝕刻方法，其中前述含矽化合物為具有氧原子及氮原子的至少一者與矽原子之化合物或非晶矽。 [7]如[1]～[6]中任一項記載之電漿蝕刻方法，其中在1Pa以上10Pa以下的製程壓力下進行蝕刻。 [8]如[1]～[7]中任一項記載之電漿蝕刻方法，其中一邊對於支撐前述被蝕刻構件的下部電極施加10W以上1200W以下的偏壓功率，一邊進行蝕刻。
[9]一種半導體元件之製造方法，其係使用如[1]～[8]中任一項記載之電漿蝕刻方法來製造半導體元件的半導體元件之製造方法， 前述被蝕刻構件為具有前述蝕刻對象物及前述非蝕刻對象物的半導體基板， 該製造方法具備從前述半導體基板，藉由前述蝕刻來去除前述蝕刻對象物的至少一部分之處理步驟。 [發明的效果]
根據本發明，相較於非蝕刻對象物，能選擇地蝕刻含有錫及銦的至少一者之氧化物的蝕刻對象物。
[實施發明的形態]
以下說明本發明之一實施形態。尚且，本實施形態係顯示本發明之一例者，本發明不受本實施形態所限定。又，對於本實施形態可加以各種的變更或改良，加以如此的變更或改良之形態亦可包含於本發明中。
本實施形態之電漿蝕刻方法具備：使含有在分子內具有氟原子及溴原子的不飽和化合物之蝕刻氣體，在電漿之存在下接觸具有蝕刻氣體的蝕刻對象之蝕刻對象物與蝕刻氣體的非蝕刻對象之非蝕刻對象物之被蝕刻構件，一邊對於支撐被蝕刻構件的下部電極施加超過0W的偏壓功率，一邊進行蝕刻，相較於非蝕刻對象物，選擇地蝕刻該蝕刻對象物之蝕刻步驟。蝕刻對象物含有錫(Sn)及銦(In)的至少一者之氧化物，非蝕刻對象物含有含矽化合物及光阻的至少一者。
若使蝕刻氣體接觸被蝕刻構件，則蝕刻氣體中的上述不飽和化合物與蝕刻對象物中的上述氧化物係反應，因此蝕刻對象物之蝕刻係進行。相對於其，非蝕刻對象物由於幾乎不與上述不飽和化合物反應，因此非蝕刻對象物之蝕刻係幾乎不進行。因此，根據本實施形態之電漿蝕刻方法，相較於非蝕刻對象物，可選擇地蝕刻蝕刻對象物。
例如，可以蝕刻對象物的蝕刻速度相對於非蝕刻對象物的蝕刻速度之比成為2以上之方式進行蝕刻，另外於更安定地控制蝕刻之觀點中，可以上述蝕刻速度之比成為4以上之方式進行蝕刻。
尚且，本發明中所謂蝕刻，就是意指去除被蝕刻構件所具有的蝕刻對象物之一部分或全部，將被蝕刻構件加工成特定的形狀(例如三次元形狀)者(例如，將被蝕刻構件所具有的由上述氧化物所構成的膜狀蝕刻對象物加工成特定的膜厚)，同時意指將由蝕刻對象物所構成的殘留物、堆積物從被蝕刻構件去除並洗淨等。
本實施形態之電漿蝕刻方法係可利用於半導體元件之製造。亦即，本實施形態之半導體元件之製造方法係使用本實施形態之電漿蝕刻方法來製造半導體元件的半導體元件之製造方法，被蝕刻構件係具有蝕刻對象物及非蝕刻對象物的半導體基板，具備藉由蝕刻從半導體基板去除蝕刻對象物的至少一部分之處理步驟。
因此，若將本實施形態之電漿蝕刻方法應用於半導體元件之製程，則例如可將形成於光阻的圖型轉印至金屬氧化物之膜，或可將在非蝕刻對象物之膜上存在的金屬氧化物之膜或殘渣予以去除。
以下，更詳細地說明本實施形態之電漿蝕刻方法及半導體元件之製造方法。 本實施形態之蝕刻係可藉由電漿蝕刻而達成。電漿蝕刻中的電漿源之種類係沒有特別的限定，只要使用市售的裝置即可。例如，可舉出感應耦合電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)、電容耦合電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)等之高頻放電電漿或電子迴旋共振電漿(ECRP：Electron Cyclotron Resonance Plasma)等之微波放電電漿。
尚且，隨後詳述的圖1之電漿蝕刻裝置係以ICP作為電漿源之電漿蝕刻裝置。 又，於本實施形態之電漿蝕刻方法中，亦可分開電漿產生室與設置被蝕刻部材的腔室，在電漿產生室中產生電漿(即，可使用遠隔電漿)。
[蝕刻氣體] 本實施形態之電漿蝕刻方法中使用的蝕刻氣體係含有在分子內具有氟原子及溴原子的不飽和化合物之氣體。不飽和化合物之種類只要在分子內具有氟原子及溴原子，則沒有特別的限定，但較佳為取得容易且操作容易的溴氟乙烯。
作為溴氟乙烯之具體例，溴氟乙烯可舉出溴三氟乙烯、1-溴-2,2-二氟乙烯、(E)-1-溴-1,2-二氟乙烯、(Z)-1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、(E)-1-溴-2-氟乙烯、(Z)-1-溴-2-氟乙烯、1,1-二溴-2-氟乙烯、(E)-1,2-二溴-2-氟乙烯、(Z)-1,2-二溴-2-氟乙烯及三溴氟乙烯。
於此等之中，從常溫常壓下能容易地氣化之觀點來看，更佳為具有1個溴原子的溴氟乙烯。作為具有1個溴原子的溴氟乙烯之例，可舉出溴三氟乙烯、1-溴-2,2-二氟乙烯、(E)-1-溴-1,2-二氟乙烯、(Z)-1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、(E)-1-溴-2-氟乙烯、(Z)-1-溴-2-氟乙烯。 尚且，溴氟乙烯等之不飽和化合物係可單獨使用1種，也可併用2種以上。
蝕刻氣體可為僅以溴氟乙烯等之不飽和化合物所形成的氣體，也可為含有溴氟乙烯等不飽和化合物與惰性氣體之混合氣體，亦可為含有溴氟乙烯等不飽和化合物、含氧原子的氣體與惰性氣體之混合氣體。 惰性氣體之種類係沒有特別的限定，但例如可舉出氮氣(N 2)、氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)。此等惰性氣體可單獨使用1種，也可併用2種以上。
作為含氧原子的氣體，只要是在分子內具有氧原子且標準狀態下的氣體之化合物，則沒有特別的限定，但例如可舉出氧氣(O 2)、臭氧(O 3)、一氧化二氮(N 2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO 2)、二氧化硫(SO 2)、三氧化硫(SO 3)等。藉由添加含氧原子的氣體，有能將非蝕刻對象物上堆積的聚合物之膜厚控制在任意的厚度之情況。
混合氣體中的不飽和化合物之濃度係沒有特別的限定，可設為超過0體積%且未達100體積%，可考慮電漿的點燃性等來調整。為了使電漿的點燃性更充分，混合氣體中的不飽和化合物之濃度較佳設為1體積%以上50體積%以下，更佳設為1體積%以上40體積%以下，尤佳設為3體積%以上30體積%以下，特佳設為5體積%以上30體積%以下。
又，只要混合氣體中的不飽和化合物之濃度為上述之數值範圍內，則容易實現高的蝕刻選擇比，例如蝕刻選擇比容易成為3以上。此處，所謂蝕刻選擇比，就是藉由將蝕刻對象物的蝕刻速度除以非蝕刻對象物的蝕刻速度而算出的值。
尚且，本實施形態之電漿蝕刻方法中的蝕刻氣體之使用量，例如對在電漿蝕刻裝置中進行電漿蝕刻的腔室之蝕刻氣體的總流量，宜按照腔室的內容積、排氣能力及製程壓力等而調整。
[蝕刻步驟之條件] 本實施形態之電漿蝕刻方法中的蝕刻步驟之壓力條件係沒有特別的限定，但電漿蝕刻較佳為在0.2Pa以上30Pa以下之製程壓力下進行，更佳為在1Pa以上15Pa以下之製程壓力下進行，尤佳為在1Pa以上10Pa以下之製程壓力下進行，特佳為在2Pa以上8Pa以下之製程壓力下進行。若為上述壓力範圍內，則電漿之組成安定，因此容易提高蝕刻之再現性。
於電漿蝕刻裝置中，例如藉由對RF(radio frequency)線圈施加高頻的源功率而形成電場及磁場，可將蝕刻氣體電漿化而產生電漿。源功率的大小沒有特別的限定，但較佳設為超過0W且為3000W以下，更佳設為100W以上1500W以下，尤佳設為200W以上1000W以下。若源功率之大小為上述之數值範圍內，則蝕刻對象物的蝕刻速度充分地大，同時蝕刻選擇比充分地高。
本實施形態之電漿蝕刻方法中的蝕刻步驟之溫度條件係沒有特別的限定，但電漿蝕刻時的被蝕刻構件(例如半導體基板)之溫度較佳設為-20℃以上250℃以下，更佳設為0℃以上100℃以下，尤佳設為20℃以上70℃以下。若電漿蝕刻時的被蝕刻構件之溫度為上述之數值範圍內，則例如可抑制半導體基板上所形成的阻劑膜之變質、昇華等所致之變形，因此能以高的圖型化精度進行電漿蝕刻。此處，所謂上述溫度條件之溫度，就是被蝕刻構件之溫度，亦可使用設置於電漿蝕刻裝置之腔室內的支撐被蝕刻構件之載台的溫度。
於電漿蝕刻時，必須對支撐被蝕刻構件的下部電極施加超過0W的偏壓功率。為了充分提高蝕刻對象物相對於非蝕刻對象物的蝕刻選擇比，施加於下部電極的偏壓功率較佳設為10W以上1200W以下，更佳設為20W以上800W以下，尤佳設為20W以上500W以下，特佳設為30W以上300W以下。
[被蝕刻構件] 藉由本實施形態之電漿蝕刻方法進行蝕刻的被蝕刻構件，具有蝕刻對象物與非蝕刻對象物，但亦可為具有以蝕刻對象物所形成的部分與以非蝕刻對象物所形成的部分之構件，也可為以蝕刻對象物與非蝕刻對象物的混合物所形成之構件。又，被蝕刻構件可具有蝕刻對象物、非蝕刻對象物以外者。 又，被蝕刻構件之形狀係沒有特別的限定，例如可為板狀、箔狀、膜狀、粉末狀、塊狀。作為被蝕刻構件之例，可舉出前述的半導體基板。
[蝕刻對象物] 蝕刻對象物含有錫及銦的至少一者之氧化物，亦即氧化錫、氧化銦或氧化銦錫。作為氧化錫之例，可舉出SnO、SnO 2，作為氧化銦之例，可舉出In 2O 3。蝕刻對象物可為僅以上述氧化物所形成者，也可為具有以僅上述氧化物所形成的部分與以其他材質所形成的部分者，亦可為以上述氧化物與其他材質之混合物所形成者。
又，蝕刻對象物不僅可為實質上僅由特定金屬(錫、銦)的單質或其化合物所構成的材料，而且可為含有10莫耳%以上的特定金屬的單質或其化合物，更佳為含有20莫耳%以上，尤佳為含30莫耳%以上之材料，例如對於與別的金屬之合金、或含有雜質的材料、氧化物、氮化物、氧氮化物、氟氧化物等，亦可採用本實施形態之電漿蝕刻方法。
此處所言的氧化物，就是指具有金屬與氧的化合物。此氧化物例如為以M xO y(M為錫或銦，x及y為任意的自然數)表示的化合物，且為至少含有10莫耳%以上、較佳15莫耳%以上、更佳20莫耳%以上的金屬之化合物。具體而言，可舉出以MO、M 2O 3、MO 2、MO 3、M 3O 4、M 2O 5表示的化合物等。
又，此處所言的氮化物，就是指具有金屬與氮的化合物。此氮化物例如為以M aN b(M為錫或銦，a及b為任意的自然數)表示的化合物，且為至少含有10莫耳%以上、較佳15莫耳%以上、更佳20莫耳%以上的金屬之化合物。具體而言，可舉出以MN、M 2N、M 3N 2、M 3N 4、M 4N、M 7N 3、M 16N 2表示的化合物等。
再者，此處所言的氧氮化物，就是指具有金屬、氧與氮的化合物。此氧氮化物例如為以M cN dO e(M為錫或銦，c、d、e為任意的自然數)表示的化合物，且為至少含有10莫耳%以上、較佳15莫耳%以上、更佳20莫耳%以上的金屬之化合物。
再者，此處所言的氟氧化物，就是指具有金屬、氧與氟的化合物。此氟氧化物例如為以M fF gO h(M為錫或銦，f、g、h為任意的自然數)表示的化合物，且為至少含有10莫耳%以上、較佳15莫耳%以上、更佳20莫耳%以上的金屬之化合物。 含有特定金屬的材料之形狀係沒有特別的限定，可為粒狀、塊狀、膜狀、箔狀、粉末狀。
[非蝕刻對象物] 非蝕刻對象物含有含矽化合物及光阻的至少一者。非蝕刻對象物由於不與上述不飽和化合物實質地反應，或與上述不飽和化合物之反應極慢，即使藉由本實施形態之電漿蝕刻方法進行蝕刻，也蝕刻幾乎不進行。或者，由於上述不飽和化合物與非蝕刻對象物之反應生成物的蒸氣壓低，故蝕刻幾乎不進行。
含矽化合物之種類，只要是具有矽原子的化合物，則沒有特別的限定，但作為例子，可舉出具有氧原子及氮原子的至少一者與矽原子之化合物，或多晶矽、非晶矽(Si)。作為具有氧原子及氮原子的至少一者與矽原子之化合物，例如可舉出氧化矽、氮化矽、氧氮化矽。
所謂氧化矽，就是指以任意之比例具有矽及氧的化合物，作為例子，可舉出二氧化矽(SiO 2)。氧化矽之純度係沒有特別的限定，但較佳為30質量%以上，更佳為60質量%以上，尤佳為90質量%以上。
所謂氮化矽，就是指以任意之比例具有矽及氮的化合物，作為例子，可舉出Si 3N 4。氮化矽之純度係沒有特別的限定，但較佳為30質量%以上，更佳為60質量%以上，尤佳為90質量%以上。 所謂氧氮化矽，就是指以任意之比例具有矽、氧及氮的化合物，作為例子，可舉出Si 2N 2O。
光阻意指以溶解性為首的物性因光或電子線等而變化之感光性組成物。例如，可舉出g線用、h線用、i線用、KrF用、ArF用、F2用、EUV用等之光阻。光阻之組成只要是半導體製程中一般使用者，則沒有特別的限定，例如可舉出含有由選自鏈狀烯烴、環狀烯烴、苯乙烯、乙烯基苯酚、丙烯酸、甲基丙烯酸酯、環氧、三聚氰胺及二醇的至少一種單體所合成的聚合物之組成物。
又，非蝕刻對象物係可作為用於抑制蝕刻氣體所致的蝕刻對象物之蝕刻的阻劑或遮罩使用。因此，本實施形態之電漿蝕刻方法係可在利用經圖型化的非蝕刻對象物作為阻劑或遮罩，將蝕刻對象物加工成特定的形狀(例如，將被蝕刻構件所具有的膜狀蝕刻對象物加工成特定的膜厚)等之方法中利用，因此對於半導體元件之製造，可適宜地使用。又，由於非蝕刻對象物幾乎不被蝕刻，故可抑制半導體元件中本來不應該被蝕刻的部分被蝕刻，可防止因蝕刻而喪失半導體元件之特性。
尚且，圖型化後殘留的非蝕刻對象物，係可藉由半導體元件製造程中一般使用的去除方法來去除。例如，可舉出藉由氧電漿或臭氧等氧化性氣體所致的灰化，或使用APM(氨水與雙氧水的混合液)、SPM(硫酸與雙氧水的混合液)或有機溶劑等藥液之溶解去除。
以下，使用圖1所示的電漿蝕刻裝置，說明進行基板(相當於被蝕刻構件)之表面上所形成的氧化錫膜、非晶矽膜、氧化矽膜、氮化矽膜、光阻膜之電漿蝕刻之例。圖1之電漿蝕刻裝置係以ICP作為電漿源的電漿蝕刻裝置。首先，說明圖1之電漿蝕刻裝置。
圖1之電漿蝕刻裝置具備：在內部進行電漿蝕刻的腔室1、在腔室1之內部支撐電漿蝕刻的基板20之下部電極2、對下部電極2施加偏壓功率的偏壓功率用電源(未圖示)、在腔室1之內部形成用於將蝕刻氣體電漿化的電場及磁場之RF線圈15、對RF線圈15施加高頻的源功率之源功率用電源(未圖示)、將腔室1之內部減壓的真空泵13、測定腔室1的內部之壓力的壓力計14、輸入隨著電漿產生而生成的電漿發光之感測器16、與在感測器16所輸入的電漿發光進行分光而監測電漿發光的時間變化之分光器17。
基板20係在其表面上形成氧化錫膜、非晶矽膜、氧化矽膜、氮化矽膜、光阻膜。作為感測器16，例如可使用CCD(Charge-Coupled Device)影像感測器。惟，代替設置感測器16與分光器17，亦可在腔室1中設置窺視窗，從該窺視窗以目視觀察腔室1之內部，可確認電漿發光的時間變化。
又，腔室1具備對腔室1的內部供給蝕刻氣體之蝕刻氣體供給部。蝕刻氣體供給部具有：供給不飽和化合物氣體的不飽和化合物氣體供給部3、供給惰性氣體的惰性氣體供給部4、連接不飽和化合物氣體供給部3與腔室1的蝕刻氣體供給用配管11、與將惰性氣體供給部4連接至蝕刻氣體供給用配管11的中間部之惰性氣體供給用配管12。
而且，作為蝕刻氣體，將不飽和化合物氣體供給至腔室1時，藉由從不飽和化合物氣體供給部3將不飽和化合物氣體送出至蝕刻氣體供給用配管11，通過蝕刻氣體供給用配管11將不飽和化合物氣體供給至腔室1。
供給蝕刻氣體之前的腔室1內之壓力，只要是蝕刻氣體之供給壓力以下或比蝕刻氣體的供給壓力更低壓，則沒有特別的限定，但例如較佳為10 -5Pa以上且未達100kPa，更佳為1Pa以上50kPa以下，尤佳為1Pa以上20kPa以下。
又，作為蝕刻氣體，供給不飽和化合物氣體與惰性氣體之混合氣體時，從不飽和化合物氣體供給部3將不飽和化合物氣體送出至蝕刻氣體供給用配管11，同時從惰性氣體供給部4通過惰性氣體供給用配管12將惰性氣體送出至蝕刻氣體供給用配管11。藉此，於蝕刻氣體供給用配管11的中間部，不飽和化合物氣體與惰性氣體混合而成為混合氣體，此混合氣體係通過蝕刻氣體供給用配管11而供給至腔室1。
使用如此的電漿蝕刻裝置進行電漿蝕刻時，於腔室1之內部所配置的下部電極2之上載置基板20，藉由真空泵13將腔室1之內部的壓力例如減壓至1Pa以上10Pa以下後，藉由蝕刻氣體供給部將蝕刻氣體供給至腔室1之內部。然後，若對RF線圈15施加高頻(例如13.56MHz)的源功率，則在腔室1之內部形成電場及磁場而加速電子，此經加速的電子係與蝕刻氣體中的不飽和化合物分子碰衝而生成新的離子與電子，結果引起放電而形成電漿。電漿之產生係可使用感測器16及分光器17進行確認。
若產生電漿，則可將在基板20之表面所形成的氧化錫膜予以蝕刻。蝕刻氣體向腔室1的供給量或蝕刻氣體(混合氣體)中的不飽和化合物之濃度，係可藉由在蝕刻氣體供給用配管11及惰性氣體供給用配管12中所分別設置的質流控制器(未圖示)來分別控制不飽和化合物氣體及惰性氣體的流量而調整。
供給至腔室1內的蝕刻氣體之壓力，從均勻地蝕刻基板20的表面之觀點來看，較佳為0.01Pa以上500Pa以下，更佳為0.1Pa以上100Pa以下，尤佳為1Pa以上30Pa以下，特佳為1Pa以上10Pa以下。若腔室1內的蝕刻氣體之壓力為上述範圍內，則容易以充分的速度蝕刻蝕刻對象物，同時與非蝕刻對象物的蝕刻速度之比，亦即蝕刻選擇比容易變高。 [實施例]
以下顯示實施例及比較例，更具體地說明本發明。 (實施例1) 使用具有與圖1之電漿蝕刻裝置大略同樣的構成之SAMCO股份有限公司製的ICP蝕刻裝置RIE-200iP，進行5種的基板之電漿蝕刻。第一基板為在一邊2吋的正方形狀矽基板上成膜有膜厚300nm的氧化錫(SnO 2)膜者(SEIREN KST股份有限公司製)。第二基板為在一邊2吋的正方形狀矽基板上成膜有膜厚800nm的非晶矽膜者(SEIREN KST股份有限公司製)。
第三基板為在一邊2吋的正方形狀矽基板上成膜有膜厚600nm的氧化矽(SiO 2)膜者(SEIREN KST股份有限公司製)。第四基板為在一邊2吋的正方形狀矽基板上成膜有膜厚800nm的氮化矽(Si 3N 4)膜者(SEIREN KST股份有限公司製)。
第五基板為在一邊2吋的正方形狀矽基板上成膜有膜厚600nm的光阻膜者。此光阻膜係藉由將東京應化工業股份有限公司製的i線用光阻TSCR(註冊商標)塗佈於矽基板上，進行曝光並使其硬化而成膜者。 氧化錫膜為蝕刻對象物，非晶矽膜、氧化矽膜、氮化矽膜及光阻膜為非蝕刻對象物。
又，腔室之內部的體積為46000cm 3，蝕刻氣體為溴三氟乙烯氣體與氬之混合氣體。藉由將溴三氟乙烯氣體之流量設為10sccm，將氬之流量設為90sccm，而將蝕刻氣體中的溴三氟乙烯之濃度調整至10體積%。此處，sccm為0℃、1大氣壓之條件下規格化的每1分鐘之體積流量(cm 3)。
將腔室之內部的製程壓力設為3Pa，將源功率設為600W，將偏壓功率設為200W，將基板之溫度設為20℃後，分別隨時監控溴三氟乙烯氣體的流量、氬的流量、製程壓力、源功率及偏壓功率，一邊確認各自的設定值與執行值無差異，一邊進行電漿蝕刻。表1中顯示結果。
表1中顯示蝕刻對象物及非蝕刻對象物之各蝕刻速度，以及蝕刻對象物的蝕刻速度相對於非蝕刻對象物的蝕刻速度之比([非蝕刻對象物的蝕刻速度]/[蝕刻對象物的蝕刻速度]，以下記載為蝕刻選擇比」)。
尚且，蝕刻對象物及非蝕刻對象物的膜厚之測定係使用FILMETRICS公司製的反射率分光膜厚計F20進行。又，蝕刻對象物及非蝕刻對象物的蝕刻速度係藉由從蝕刻前之膜厚扣除蝕刻後的膜厚，將其除以蝕刻時間而算出。膜厚之測定條件係如以下。
測定環境為空氣中，測定溫度為25℃。測定波長範圍係適配度(Goodness of fit)成為0.9以上之波長範圍，具體而言將以下的波長範圍當作基準而測定。即，氧化錫為350～700nm，非晶矽為500～1200nmm，氧化矽為300～1100nm，氮化矽為500～1500nm，光阻為400～1000nm。
(實施例2～15) 除了使蝕刻條件成為如表1、2中記載之點以外，與實施例1同樣地進行電漿蝕刻，測定蝕刻對象物及非蝕刻對象物的蝕刻速度及蝕刻選擇比。表1、2中顯示結果。
(比較例1～3) 除了將蝕刻氣體中的溴三氟乙烯分別變更為六氟化硫(SF 6)氣體、六氟丁二烯(C 4F 6)氣體、溴化氫(HBr)氣體之點以外，與實施例1同樣地進行電漿蝕刻，測定蝕刻對象物及非蝕刻對象物的蝕刻速度及蝕刻選擇比。表2中顯示結果。
(比較例4) 除了將偏壓功率設為0W以外，與實施例1同樣地進行電漿蝕刻，測定蝕刻對象物及非蝕刻對象物的蝕刻速度及蝕刻選擇比。表2中顯示結果。
由實施例1～3之結果可知，藉由將溴三氟乙烯用於蝕刻氣體，可相對於非蝕刻對象物，選擇地蝕刻氧化錫、氧化銦、氧化銦錫。 由實施例1、4、5之結果可知，載台溫度愈高，氧化錫的蝕刻速度愈升高。另一方面，載台溫度愈低，愈抑制非蝕刻對象物之蝕刻，因此蝕刻選擇比變高。 由實施例1、6、7之結果可知，愈降低源功率，氧化錫的蝕刻速度愈高。此係暗示愈高的源功率，愈發生能阻礙蝕刻的化學物種。
由實施例1、8及比較例4之結果可知，若降低偏壓功率則抑制非蝕刻對象物之蝕刻，因此蝕刻選擇比升高。特別地，於非晶矽膜與光阻膜之上，由於因溴三氟乙烯之聚合而生成的聚合物係堆積，故抑制非晶矽膜與光阻膜之蝕刻。因此，關於非晶矽與光阻，茲認為對於氧化錫展現特別高的蝕刻選擇比。
由實施例1、9之結果可知，即使提高腔室內的壓力，也對於氧化錫的蝕刻速度之影響為些微，非蝕刻對象物的蝕刻速度降低。結果，蝕刻選擇比提升。 由實施例10、11之結果可知，蝕刻氣體中的溴氟乙烯之比例愈高，氧化錫的蝕刻速度愈升高。
由實施例12～15之結果可知，即使將1-溴-1-氟乙烯、1-溴-2,2-二氟乙烯、(E)-1-溴-2-氟乙烯、(Z)-1-溴-2-氟乙烯用於蝕刻氣體，也氧化錫的選擇性蝕刻可無問題地實施。
由比較例1～3之結果可知，將六氟化硫、六氟丁二烯、溴化氫用於蝕刻氣體時，氧化錫的蝕刻速度及蝕刻選擇比有變低的傾向。
1:腔室 2:下部電極 3:不飽和化合物氣體供給部 4:惰性氣體供給部 11:蝕刻氣體供給用配管 12:惰性氣體供給用配管 13:真空泵 14:壓力計 15:RF線圈 16:感測器 17:分光器 20:基板
[圖1]係說明本發明之電漿蝕刻方法的一實施形態之電漿蝕刻裝置的一例之概略圖。
1:腔室
2:下部電極
3:不飽和化合物氣體供給部
4:惰性氣體供給部
11:蝕刻氣體供給用配管
12:惰性氣體供給用配管
13:真空泵
14:壓力計
15:RF線圈
16:感測器
17:分光器
20:基板

Claims (8)

  1. 一種電漿蝕刻方法，其具備：使含有在分子內具有氟原子及溴原子的不飽和化合物之蝕刻氣體，在電漿之存在下接觸具有前述蝕刻氣體的蝕刻對象之蝕刻對象物與前述蝕刻氣體的非蝕刻對象之非蝕刻對象物之被蝕刻構件，一邊對於支撐前述被蝕刻構件的下部電極施加超過0W的偏壓功率，一邊進行蝕刻，相較於前述非蝕刻對象物，選擇地蝕刻前述蝕刻對象物之蝕刻步驟，前述蝕刻對象物為氧化錫、氧化銦錫或氧化銦之任一者，前述非蝕刻對象物含有含矽化合物及光阻的至少一者，前述蝕刻對象物為氧化錫時，蝕刻速度為41nm/min以上，前述蝕刻對象物為氧化銦錫時，蝕刻速度為67nm/min以上，前述蝕刻對象物為氧化銦時，蝕刻速度為52nm/min以上，作為前述蝕刻對象物的蝕刻速度相對於前述非蝕刻對象物的蝕刻速度之比的蝕刻選擇比，為2.1以上，前述不飽和化合物為溴氟乙烯。
  2. 如請求項1之電漿蝕刻方法，其中前述蝕刻氣體為含有前述不飽和化合物與惰性氣體之混合氣體。
  3. 如請求項2之電漿蝕刻方法，其中前述混合氣體中的前述不飽和化合物之濃度為1體積%以上50體積%以下。
  4. 如請求項1之電漿蝕刻方法，其中前述溴 氟乙烯為溴三氟乙烯、1-溴-2,2-二氟乙烯、(E)-1-溴-1,2-二氟乙烯、(Z)-1-溴-1,2-二氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、(E)-1-溴-2-氟乙烯、(Z)-1-溴-2-氟乙烯、1,1-二溴-2-氟乙烯、(E)-1,2-二溴-2-氟乙烯、(Z)-1,2-二溴-2-氟乙烯及三溴氟乙烯中的至少1種。
  5. 如請求項1之電漿蝕刻方法，其中前述含矽化合物為具有氧原子及氮原子的至少一者與矽原子之化合物或非晶矽。
  6. 如請求項1之電漿蝕刻方法，其中在1Pa以上10Pa以下的製程壓力下進行蝕刻。
  7. 如請求項1之電漿蝕刻方法，其中一邊對於支撐前述被蝕刻構件的下部電極施加10W以上1200W以下的偏壓功率，一邊進行蝕刻。
  8. 一種半導體元件之製造方法，其係使用如請求項1~7中任一項之電漿蝕刻方法來製造半導體元件的半導體元件之製造方法，前述被蝕刻構件為具有前述蝕刻對象物及前述非蝕刻對象物的半導體基板，該製造方法具備從前述半導體基板，藉由前述蝕刻來去除前述蝕刻對象物的至少一部分之處理步驟。
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