硅化合物用蚀刻气体组合物及蚀刻方法技术

提供在薄膜形成时可以对对象基板等目标物有效地进行精密加工，且可通过无等离子体蚀刻有效地去除沉积或附着于除该对象基板等目标物以外的硅系化合物的蚀刻气体组合物及蚀刻方法。一种蚀刻气体组合物，其特征在于，包含(1)XF(X为Cl、Br或I)所示的氟化卤素化合物作为主要成分，还包含：(2)F2、(3)XFn(X为Cl、Br或I，n为3以上的整数)所示的氟化卤素化合物、(4)HF、(5)O2以及(6)选自Cl2、Br2和I2中的1种以上的卤素气体单质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅化合物用蚀刻气体组合物及蚀刻方法
本专利技术涉及蚀刻气体组合物及蚀刻方法，特别是涉及不使用等离子体，而用于对沉积于半导体基板上的硅化合物选择性地进行蚀刻的蚀刻气体组合物及蚀刻方法。
技术介绍
近年来，在取得了惊人的发展的半导体产业中，使用CVD、真空蒸镀等的薄膜形成工艺构成了不可缺少的重要的制造工序的一部分，目前多数薄膜形成装置、蚀刻装置、清洁装置持续运作中。使用这些装置时，最大问题是在作为对象的基板以外的位置生成大量的沉积物、附着物，对目标基板以外发生蚀刻。这些沉积物、附着物的去除通常以利用强酸的湿式法、利用ClF3或者F2/N2的干式法来进行。例如，专利文献1中公开了，使用卤间化合物气体(interhalogengas)(作为例子，为ClF、ClF3、ClF5、BrF、BrF5、IF、IF3、IF5、以及IF7)、由氧与卤素的化合物构成的化合物(作为例子，为OF2气体)、含氢原子的化合物(作为例子，为H2O气体、醇气体、甲烷气体、氢气)，对表面生成有硅氧化膜的被处理体的硅氧化膜进行蚀刻，然后通过卤间化合物气体、由氧和卤素构成的化合物中的任意气体对被处理体进行蚀刻的技术。作为卤间化合物气体的ClF3由于硅氧化膜的蚀刻速率非常慢，因此在如生成硅的自然氧化膜那样的被处理体的蚀刻中需要使用稀氢氟酸的湿式蚀刻的前处理，但除了卤间化合物气体以外还使用包含氢的气体，且通过冷却被处理体可对被处理体在接近湿润的状态下进行蚀刻，有在无前处理的情况下，即可对生成硅自然氧化膜的被处理体进行蚀刻的优点，但另一方面，需要冷却被处理体，且也有通过蚀刻被处理体而生成的脱附物无法气化而残留的担心。另外，专利文献2中公开了，使用选自ClF3、ClF、BrF、BrF3、IF、IF3的氟化卤素气体，对被处理体照射光(紫外光、激光)，来对被处理体的钨硅化物、钼硅化物进行各向异性蚀刻的技术。由于通过紫外光、激光使氟化卤素气体激发，因此无需使用等离子体，因此有可进行不会对半导体元件赋予等离子体损伤的蚀刻的优点，但存在该光会对被处理体赋予损伤的问题。进而，专利文献3公开了，使用选自ClF3、ClF、NF3、F2、HF的氟系气体与选自Cl2、HCl的氯系气体的混合气体，对基板照射紫外线予以激发，来对氮化硅膜和硅膜连续地进行蚀刻的技术。氟系气体以硅、氮化硅、氧化硅的顺序蚀刻速率依次变高，而另一方面，氯系气体有虽然蚀刻硅，但完全无法蚀刻氮化硅及氧化硅这样的特征，其优点在于通过控制氟系气体与氯系气体的分压，可在不对基底赋予损伤的情况下对氮化硅膜和硅膜连续地进行蚀刻。而且，该方法也会产生因照射紫外线导致的对被处理体的损伤。另一方面，专利文献4中公开了，使用作为氟化卤素的ClF、ClF3、BrF、BrF3、IF、IF3仅对硅支撑基板进行蚀刻，而将在硅基板上形成的半导体集成电路剥离的技术；还公开了一种方法，其特征在于，在使用这些气体的无等离子体蚀刻中由于硅氧化膜未完全被蚀刻，因此能够选择地仅对硅支撑基板进行蚀刻，可以不对半导体集成电路赋予损伤地进行剥离。另外，干式法中，从蚀刻速率的迅速性、操作的容易性等的观点出发，大体上使用选自NF3、SF6、CF4等各种氟系气体的蚀刻气体。然而，对于使用NF3、SF6等的蚀刻，通常需要等离子体气氛，因此装置上的限制较大，而且也会产生气体本身(气体中所含的杂质、或者加工、去除时产生的副产物)对于目标基板成为新的污染源的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-193055号公报专利文献2：日本特开平8-167597号公报专利文献3：日本特开平9-321025号公报专利文献4：日本特开2007-311827号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于解决如上述的问题，提供在薄膜形成时可以对对象基板等目标物有效地进行精密加工的蚀刻气体组合物及蚀刻方法。另外，本专利技术的目的在于，提供可通过无等离子体蚀刻更有效地去除沉积或附着于除该对象基板等目标物以外的硅系化合物的蚀刻气体组合物及蚀刻方法。用于解决问题的方案本专利技术人等为了实现上述目的，进行了深入研究，结果发现：为了对薄膜形成时生成的硅系化合物的沉积物有效且精密地进行加工，作为氟化卤素化合物，将ClF、BrF、以及IF等的分子内具有1个氟原子的氟化卤素化合物(卤素为除氟原子以外的卤素)作为主要成分、且含有F2作为副成分的气体组合物是有效的，从而完成了本专利技术。根据本专利技术，提供以下方案。[1]一种蚀刻气体组合物，其特征在于，包含(1)XF(X为Cl、Br或I)所示的氟化卤素化合物作为主要成分，还包含：(2)F2、(3)XFn(X为Cl、Br或I，n为3以上的整数)所示的氟化卤素化合物、(4)HF、(5)O2以及(6)选自Cl2、Br2和I2中的1种以上的卤素气体单质。[2]根据[1]所述的蚀刻气体组合物，其包含：(1)XF(X为Cl、Br或I)所示的氟化卤素化合物90.00vol％～99.999vol％、(2)F2和(6)卤素气体单质的总计为0.000005vol％～0.20vol％、(3)XFn(X为Cl、Br或I，n为3以上的整数)所示的氟化卤素化合物0.000005vol％～0.10vol％、(4)HF0.000003vol％～0.30vol％以及(5)余量O2。[3]根据[1]所述的蚀刻气体组合物，其包含：(1)XF(X为Cl、Br或I)所示的氟化卤素化合物90.00vol％～99.999vol％、(2)F2和(6)卤素气体单质的总计为0.000005vol％～0.20vol％、(3)XFn(X为Cl、Br或I，n为3以上的整数)所示的氟化卤素化合物0.000005vol％～0.10vol％、(4)HF0.000003vol％～0.30vol％、(5)余量O2以及稀释剂。[4]一种蚀刻方法，其特征在于，其为通过由热能引起的蚀刻气体的激发对半导体基板进行蚀刻或加工的方法，不使用等离子体，而使用[1]～[3]中任一项所述的蚀刻气体组合物，对选自晶体硅、非晶硅、多晶硅、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(m为自然数)Poly-Si、以及Poly-SiOm(m为自然数)的硅化合物的沉积物或薄膜进行加工或蚀刻。[5]一种蚀刻方法，其特征在于，其为通过由热能引起的蚀刻气体的激发对半导体基板进行蚀刻或加工的方法，不使用等离子体，而以-10℃～800℃的蚀刻温度使用[1]～[3]中任一项所述的蚀刻气体组合物，对选自晶体硅、非晶硅、多晶硅、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(m为自然数)、Poly-Si、以及Poly-SiOm(m为自然数)的硅化合物的沉积物或薄膜进行加工或蚀刻。[6]根据[5]所述的蚀刻方法，其特征在于，蚀刻温度为0℃～400℃。专利技术的效果根据本专利技术，可以消除现有的蚀刻气体组合物及蚀刻方法中的问题，可提供不使用等离子体，即可选择性地进行蚀刻的蚀刻气体组合物及蚀刻方法。本专利技术的蚀刻气体组合物及蚀刻方法可发挥以下效果。1)可以控制高温(200℃以上)条件下的蚀刻速率。2)由于蚀刻气体组合物为反应性低的气体，因此，在各种温度区域呈现出优异的蚀刻选择性。因此，可仅对沉积于除目标半导体基板以外的位置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻气体组合物，其特征在于，包含(1)XF所示的氟化卤素化合物作为主要成分，还包含：(2)F2、(3)XFn所示的氟化卤素化合物、(4)HF、(5)O2以及(6)选自Cl2、Br2和I2中的1种以上的卤素气体单质，其中，X为Cl、Br或I，n为3以上的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.10 JP 2014-2086681.一种蚀刻气体组合物，其特征在于，包含(1)XF所示的氟化卤素化合物作为主要成分，还包含：(2)F2、(3)XFn所示的氟化卤素化合物、(4)HF、(5)O2以及(6)选自Cl2、Br2和I2中的1种以上的卤素气体单质，其中，X为Cl、Br或I，n为3以上的整数。2.根据权利要求1所述的蚀刻气体组合物，其包含：(1)XF所示的氟化卤素化合物90.00vol％～99.999vol％、(2)F2和(6)卤素气体单质的总计为0.000005vol％～0.20vol％、(3)XFn所示的氟化卤素化合物0.000005vol％～0.10vol％、(4)HF0.000003vol％～0.30vol％以及(5)余量O2，其中，X为Cl、Br或I，n为3以上的整数。3.根据权利要求1所述的蚀刻气体组合物，其包含：(1)XF所示的氟化卤素化合物90.00vol％～99.999vol％、(2)F2和(6)卤素气体单质的总计为0.000005vol％～0.20vol％、(3)XFn所示的氟化卤素化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥至直，加藤惟人，
申请(专利权)人：关东电化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP