用于蚀刻含硅膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于蚀刻含硅膜的方法，其中有机膜的隆起或剥离得到防止。具体地，将基本上不含氢原子的蚀刻材料气体引入到处于近大气压下的等离子体生成空间(23)中，以产生蚀刻气体。使蚀刻气体与包含含硅膜(92)和有机膜(93)的待处理目标物(90)接触。含硅膜(92)可通过氧化氮(NOx)氧化。蚀刻材料气体含有7至80体积％的不含氢原子的氟组分，7至80体积％的氮气(N2)和5至60体积％的氧气(O2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及一种使用通过将含有氟组分的气体等离子体化而得到的蚀刻气体蚀刻含硅例如氮化硅的膜的方法。相关技术描述在使用大气压等离子体的含硅膜蚀刻中，已知的技术是通过将水(H2O)加入到氟组分例如CF4中而产生HF，以用HF蚀刻所述膜(参见下列专利文献1至3)。例如，在专利文献1中，将硅例如非晶硅或结晶硅的膜用臭氧氧化成氧化硅(式 1)；并且将水加入到氟组分例如CF4中，然后使其通过处于近大气压下的等离子体生成空间，从而产生HF(式幻；并且通过HF或其水溶液蚀刻二氧化硅(式幻。在等离子体生成空间中，除HF以外，还产生COF2等。COF2与水反应产生HF(式4)，其用于蚀刻氧化硅(式3)。Si+203 — Si02+202 (式 1)CF4+2H20 — 4HF+C02 (式 2)Si02+4HF — SiF4+2H20 (式 3)C0F2+H20 — C02+2HF (式 4)现有技术文献专利文献专利文献1 日本未审查专利申请公布号2007-294642专利文献2 日本未审查专利申请公布号2000-58508专利文献3 日本未审查专利申请公布号2002-270575专利技术概述本专利技术要解决的问题HF气体或HF水溶液具有渗透并渗入多种有机化合物的性质。存在的情况是，待处理目标物的基材包括含硅膜，并且还包括有机膜如用于图案化的光致抗蚀剂。在此情况下，在加入水的情况下，HF渗透并渗入有机膜，此时基材被从等离子体化氟组分如CF4而产生的蚀刻气体蚀刻。这减小有机膜的界面粘附性，在一些情况下可能导致有机膜的隆起 (lifting)或剥离。特别是当蚀刻气体中的水吸附在目标物的表面上时，HF溶解在水中，从而增加HF的渗透和渗入，并且有机膜的隆起和剥离可能变得显著。另一方面，减少要加入的水的量或限制要产生的HF的量可能降低蚀刻速率，并且是不实际的。解决问题的方案含硅材料例如氧化硅，氮化硅和硅(非晶硅，单晶硅和多晶硅)可以不仅由HF蚀刻，而且由含氧的氟活化物种如2-碳酰氟(COF2)和氧氟化物(0F2，O2F2)蚀刻。氧化硅的反应速率通常高于其他含硅材料的反应速率。而且，除氧化硅以外的含硅材料如氮化硅和硅可以被氧化氮氧化。基于以上给出的知识，本专利技术提供一种用于蚀刻待处理目标物的含硅膜的方法，所述目标物包括所述含硅膜和有机膜，所述含硅膜可被氧化氮(NOx)氧化，所述方法包括通过将基本上没有氢原子的原料气引入到处于近大气压下的等离子体生成空间中而产生蚀刻气体的生成步骤；和使所述蚀刻气体与所述目标物接触的蚀刻反应步骤；其中所述原料气(source gas)含有7至80体积％的不含氢原子的氟组分，7至 80体积％的氮气(N2)和5至60体积％的氧气(O2)。在所述生成步骤中，可以通过下列方法产生含有含氧含氟的活化物种和氧化氮 (NOx)以及少量HF或不含HF的蚀刻气体将具有上述组成的原料气等离子体化(包括分解，激发，活化和离子化)。在蚀刻反应步骤中，可以由所述含氧的氟活化物种蚀刻所述含硅膜。而且，可以用氧化氮将含硅膜氧化成氧化物硅，从而增强由含氧的氟活化物种所引起的蚀刻速率。由于在蚀刻气体中含有少量HF或不含HF，因此少量或没有HF渗透或渗入到有机膜中。因此，可以避免有机膜的界面粘附性的减小，从而限制或防止有机膜的隆起或剥离。而且，除了通过氧化氮的氧化效应和作为结果的蚀刻速率增强效应以外，还通过将原料气的组分的流量比设置在以上规定的范围内，可以安全地增强蚀刻速率。因此，可以缩短蚀刻处理时间，减小周围气体的水分吸附到目标物上的机会，从而，组合与不含氢原子的原料气的作用，更安全地限制或防止有机膜的隆起或剥离。而且，可以防止在目标物的表面的一部分上形成水的冷凝层。因此，可以避免氧化反应被冷凝层抑制以及因此的蚀刻反应被冷凝层的抑制。而且，可以避免在其中形成冷凝层的部分和在其中没有形成冷凝层的部分之间的蚀刻速率变化。因此，可以防止目标物表面的粗糙化。优选地，含硅膜含有下列各项中的任何一种硅(Si)，氮化硅(SiNx)，碳化硅 (SiC)，氧氮化硅(SiON)，氧碳化硅(SiOC)和碳氮化硅(SiCN)。含氧的氟活化物种对这些含硅材料(Si，SiNx, SiC, SiON, SiOC和SiCN)的蚀刻反应速率通常低于含氧的氟活化物种对氧化硅的蚀刻反应速率，并且可以被氧化氮氧化。硅(Si)可以是非晶硅，单晶硅或多晶娃。原料气可以含有45体积％以下的氧气，优选30体积％以下的氧气，而且可以含有 20体积％以下的氧气。原料气的剩余部分可以含有氮气和氟组分，并且氮气与氟组分的体积比为10 90至90 10。在此条件下，特别是当含硅膜由氮化硅制成时可以保证高的蚀刻速率。优选地，氟组分和氧气的总和与氮气的体积流量比为70 30至20 80，并且氟组分与氧气的体积流量比为75 25至40 60。在此情况下，更优选的是，在原料气中，氟组分和氧气的总和与氮气的体积流量比为60 40至30 70。更优选地，在原料气中，氟组分和氧气的总和与氮气的体积流量比为50 50至40 60。而且，在此情况下，原料气中氟组分与氧气的体积流量比为60 40至40 60，更优选地，约50 50。在这些条件下，特别是当含硅膜由氮化硅制成时可以安全地提高蚀刻速率。当氮气在原料气中的含量比率过高时，这意味着氟组分和氧气的含量比率过低。因此，可能减少含氧的氟活化物种的产生量，并且可能降低蚀刻速率。当氮气在原料气中的含量比率过低时，可能减少氧化氮的产生量。因此，可能降低对含硅膜的氧化效果，并且可能降低蚀刻速率。据推测，当原料气中的氟组分的含量比率过低时和当原料气中的氧气的含量比率过低时，蚀刻速率都可能降低，原因在于在任一种条件下都减少了含氧的氟活化物种的产生量。原料气可以含有20至80体积％的氟组分，7至60体积％的氮气和5至60体积％ 的氧气。而且，原料气可以含有40至80体积％的氟组分，7至40体积％的氮气和5至40 体积％的氧气。在这些条件下，特别是当含硅膜由硅例如非晶硅制成时，可以保证高蚀刻速率。当含硅膜由硅例如非晶硅制成时，原料气可以含有30%以上，优选50体积％以上的氟组分，并且原料气的剩余部分以队仏=10 90至90 10的体积比含有氮气和氧气。优选地，该方法还包括用于将目标物的温度控制在50摄氏度以上，优选约50至 120摄氏度，更优选约50至100摄氏度的温度控制步骤。这防止周围气体如气氛的水分被吸附在目标物上，从而防止由水分和蚀刻气体中的含氧的氟活化物种在目标物的表面上产生HF。因此，可以安全地限制或防止有机膜的隆起或剥离。特别是当含硅膜由氮化硅等制成时，优选的是使目标物的温度在构成目标物的有机膜等的耐热能力范围内尽可能高。可以将目标物加热至高达约100摄氏度。取决于有机膜的耐热能力，可以将目标物加热至高达约120摄氏度。这安全地防止水分被吸附在目标物上，同时保持高的蚀刻速率。因而，可以更安全地限制或防止有机膜的隆起或剥离。而且，可以防止有机膜的变性(物理性质变化如收缩)。尽管取决于有机膜的构成而变化，但是通常地，有机膜的变性发生在100至200摄氏度以上。当含硅膜由非晶硅等制成时，优选地，将目标物的温度控制在高于5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：功刀俊介，真弓聪，佐藤崇，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：