CN104969333A

CN104969333A - 硅的干蚀刻方法

Info

Publication number: CN104969333A
Application number: CN201480007116.6A
Authority: CN
Inventors: 菊池亚纪应; 毛利勇; 涉仁纪
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: US20160005612A1; KR20150113176A; US9524877B2; TW201442111A; JP2014150169A; CN104969333B; JP6032033B2; TWI525699B; WO2014119474A1

Abstract

本发明的干蚀刻方法的特征在于，其为在处理室内蚀刻处理对象物的硅层的干蚀刻方法，从供给源在供给压力为66kPa～0.5MPa的压力范围供给包含七氟化碘的蚀刻气体，将保持在该压力范围的蚀刻气体导入到减压至比前述供给压力低的压力的处理室，蚀刻前述硅层。在该干蚀刻方法中，在温和的压力条件下使蚀刻气体绝热膨胀来蚀刻硅，因此不担心对装置的负担、装置成本的增加，并且，蚀刻量的面内分布均匀性良好。

Description

硅的干蚀刻方法

技术领域

本发明涉及使用七氟化碘的硅的干蚀刻方法。

背景技术

硅化合物在半导体领域中是重要、不可欠缺的材料。例如，作为半导体元件的栅极绝缘膜的硅氧化膜、作为薄膜晶体管的无定形硅膜以及氮化硅膜等，此外，在用于MEMS等三维结构元件的多晶硅材料、低功耗的晶体管等用途的碳化硅(SiC)等广泛领域中使用。尤其是，以DRAM、闪存中所含的晶体管等为代表的半导体元件正在每年推进高集成化，硅半导体装置受到瞩目。

通常，在半导体制造工序中，硅等的硅化合物被加工为规定的形状、或在最终工序等规定工序中去除。进行这样的硅化合物的加工、去除时，迄今广泛使用干蚀刻。需要说明的是，在硅化合物的干蚀刻中，要求蚀刻的微细化以及高精度，在进行蚀刻时推进晶片的大型化、形成的图案微细化，因此面内均匀性、蚀刻选择比是重要的要素，此外，为了得到高生产率而要求提高蚀刻速度。

以往，硅的蚀刻中广泛使用利用了等离子体的干蚀刻。作为所使用的蚀刻气体，通常为SF₆(六氟化硫)、C₄F₈(全氟环丁烷)等氟系的化合物，这些蚀刻气体作为温室效应系数非常大，从数千乃至数万，作为全球变暖的一个因素而被视作问题。此外，已知由于地球温室效应系数较低、与硅的反应性高，因此作为蚀刻剂将氟系的卤素互化物用于硅的蚀刻是有效的。

例如，专利文献1中公开了使用包含卤素互化物之一的氟化碘的蚀刻气体，对硅基板进行各向异性等离子体蚀刻的方法。然而，在使用以往的等离子体的蚀刻方法中，基于等离子体的对试样的电损伤大、蚀刻复杂形状的半导体元件中所形成的硅时，担心有时也对电介质等耐蚀刻部分带来损伤。

作为解决这样的问题的一个方法，研究不需要等离子体激发等操作的、所谓利用无等离子体(plasma-less)的硅化合物的蚀刻方法。例如，专利文献2中公开了，利用气体供给管压力(一次压)和腔室内压力(二次压)的压力差，将使蚀刻气体剧烈地绝热膨胀而形成的反应性气体簇喷出到试样表面，通过无等离子体对试样不带来基于电或紫外线光的损伤地加工试样表面的方法。

此外，专利文献3中提出了使用BrF₃、ClF₃、XeF₂等氟系的卤素互化物，通过无等离子体对硅层进行蚀刻的方法，记载了通过在这些卤素互化物中添加氮气、氩气等稀释气体，从而提高对于金属、金属硅的硅层的蚀刻选择比。

需要说明的是，专利文献4中公开了七氟化碘(以下，有时简称为IF₇)的制造方法，记载了七氟化碘可以用作蚀刻气体。此外，专利文献5中记载了将氟系的卤素互化物用于氧化物、半导体材料的蚀刻，但未发现实际上将七氟化碘用于蚀刻用途，对于蚀刻条件等进行详细研究的报告例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-177209号公报

专利文献2：国际公开2010/021265号

专利文献3：美国专利6290864号说明书

专利文献4：日本特开2009-23896号公报

专利文献5：日本特开平3-293726号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于专利文献2中记载的蚀刻方法，在作为供于蚀刻的反应性气体的卤素互化物(ClF₃等)中添加低沸点的气体(氩气、氖气等稀有气体)，从而即便设定为高压力状态也不会引起混合气体的液化。即，其特征在于，在反应性气体中添加不易液化的低沸点的气体，从而不使供给的气体液化地设定为高压力状态。其结果，可以实现将高压状态的供给气体供给到减压状态的腔室时剧烈地使其绝热膨胀，不产生等离子体，因此可以对试样不带来基于电或紫外线光的损伤来进行蚀刻。

然而，专利文献2中记载的蚀刻方法中，为了在供给的蚀刻气体中添加沸点低的气体，从而使其绝热膨胀，必须对供给气体施加高压力。例如，在如专利文献2中记载的那样的方法中，作为蚀刻气体使用ClF₃时，ClF₃：6vol％与Ar：94vol％的混合气体的情况下为0.3MPaG以上且1.0MPaG以下的压力。此外，为了将气体设定为高压状态，需要将气体供给管的前端的喷嘴加工为特殊的形状，喷嘴的特定加工带来成本增加，因此不优选。因此，在基于专利文献2那样的以往的利用绝热膨胀的方法中，存在容易对装置添加负荷、装置成本，此外，即便决定施加压力、在不能施加足够的压力的情况下也不能使其绝热膨胀，蚀刻气体不能均匀地到达基板，在蚀刻量上产生偏差，不能得到面内分布的均匀性的问题

本发明是鉴于上述的问题而成的，其目的在于提供在利用绝热膨胀的硅的蚀刻方法中，蚀刻气体的供给压力与以往的方法相比是温和的条件，不担心对装置的负担、装置成本的增加，并且，蚀刻量的面内分布均匀性良好的硅的干蚀刻方法。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述的课题而进行深入研究，结果发现作为供给于蚀刻的气体的成分，特定七氟化碘，关注七氟化碘具有的特异的化学性质之一的升华性，使用包含七氟化碘的蚀刻气体时，不需要加入为了在高压状态下的防液化而添加的非活性气体等添加气体，可以在对装置的负荷少的温和的低压力条件下容易使其绝热膨胀，从而完成了本发明。

即，本发明为一种干蚀刻方法的特征在于，其为在处理室内蚀刻处理对象物的硅层的干蚀刻方法，以供给压力为66kPa～0.5MPa的压力范围从供给源供给包含七氟化碘的蚀刻气体，将保持在该压力范围的蚀刻气体导入到减压至比前述供给压力低的压力的处理室，蚀刻前述硅层。

如上述的结构，在减压至比供给压力低的压力的处理室内使蚀刻气体绝热膨胀，可以使蚀刻气体吸附到硅层的表面。

此外，在本发明中，蚀刻气体优选包含至少50体积％以上的七氟化碘。进而，蚀刻气体特别优选实质上不含除七氟化碘以外的成分。

此外，在本发明中，供给压力(Ps)与处理室内的压力(Pn)的比率Ps/Pn优选为20以上且1×10⁹以下，进而，优选50以上且1×10⁷以下。通过设定为上述的比率，从而考虑对装置的负担可以更有效地使其绝热膨胀。

此外，在本发明中，处理对象物的温度优选为-40℃～150℃。

此外，在本发明中，处理对象物至少包含硅层和耐蚀刻构件，可以利用蚀刻气体选择性地蚀刻前述硅层。耐蚀刻构件优选包含选自SiO₂、SiN、TiN的至少1个以上的材料。

根据本发明，使用包含七氟化碘的蚀刻气体，因此即便利用以往的方法也可以在温和的压力条件下使蚀刻气体绝热膨胀。因此，不需要将气体的供给压力设为高压力条件，不担心对于装置的负荷、喷嘴改良等装置成本的增加，在温和的压力条件下，可以以高面内分布均匀性蚀刻处理对象物的硅层。

附图说明

图1为实施例以及比较例中使用的蚀刻装置的示意图。

图2为表示蚀刻量的面内分布的曲线图1。

图3为表示蚀刻量的面内分布的曲线图2。

图4为表示七氟化碘的体积比例与蚀刻速度的关系的曲线图。

图5为实施例以及比较例中使用的蚀刻试样的截面示意图。

具体实施方式

本发明的干蚀刻方法的特征在于，从储气罐等供给源在规定的供给压力下介由供给管供给包含七氟化碘的蚀刻气体，进而，将设定到规定的供给压力的蚀刻气体导入到减压至比蚀刻气体的供给压力低的压力的处理室，在处理室内使蚀刻气体剧烈地绝热膨胀，使蚀刻气体吸附于处理对象物的硅层的表面。需要说明的是，本发明的干蚀刻方法为不需要等离子体激发的无等离子体蚀刻。

在处理室内使蚀刻气体绝热膨胀时，由于绝热膨胀的作用，使蚀刻气体中的七氟化碘吸附到被蚀刻的处理对象物的硅层的表面，进而，蚀刻气体的成分凝缩、液化。由此，即便进行蚀刻，也可以在基板等处理对象物的整面保持所蚀刻的表面上的浓度均匀，抑制在面内的蚀刻速度之差，抑制蚀刻量的面内偏差。尤其是，其特征在于，作为蚀刻气体成分，使用七氟化碘作为蚀刻气体，从而在温和的压力条件(供给气体压为100kPa左右)下使气体的供给压力容易地绝热膨胀。认为这是由于七氟化碘具备的、作为独特的化学性质的升华性。

以下，对于本发明的使用七氟化碘的干蚀刻方法进行详细地说明。

在本发明中，使用的七氟化碘可以以工业规模制造、购入来使用，没有特别限制。此外，七氟化碘可以由以往公知的制造方法获得，例如，可以由本申请人申请的日本特开2009-23896号所公开的制造方法等制造而获得。

在本发明中，添加气体不是必要特征，七氟化碘也可以单独使用，在不损害本发明的效果的范畴，也可以适宜地根据需要添加其它的添加气体。通常，七氟化碘在蚀刻气体中至少包含50体积％以上、优选包含80体积％以上。尤其是，为了兼具高面内均匀性和蚀刻速度，更优选为实质上七氟化碘为100体积％、即实质上不含除七氟化碘以外的成分。

需要说明的是，“实质上不含除七氟化碘以外的成分”意味着不需另外添加供给于蚀刻的除七氟化碘以外的成分，也可以含有源自由通常的七氟化碘的制造工序等混入的原料的微量成分的五氟化碘、氟、氟化氢等。

作为除七氟化碘以外在蚀刻气体中添加的气体，为了调整蚀刻的性能，也可以根据需要添加氧化性气体、非活性气体。通常，添加添加气体的情况，七氟化碘的含有率以1～100体积％的范围来适宜调整。

作为氧化性气体，例示出O₂、O₃、CO₂、COCl₂、COF₂、N₂O、NO、NO₂等含氧气体、F₂、NF₃、Cl₂、Br₂、I₂、YFn(Y＝Cl、Br、I、1≤n≤5)等卤素气体。它们之中，优选O₂、COF₂、F₂、NF₃、Cl₂。需要说明的是，氧化性气体的添加量依赖于使用的蚀刻装置的性能、形状以及蚀刻条件而适宜调整。

作为主要用作现有的硅的蚀刻气体的ClF₃与本发明的七氟化碘在性质上的显著不同点，可以列举出七氟化碘具有升华性，因此容易气化。七氟化碘具有升华性，因此介由供给管而供给时，可以不液化而使蚀刻气体容易地绝热膨胀。此外，发现七氟化碘与现有的硅的蚀刻气体相比较，从其化学性质来看，对硅进行蚀刻、加工时的与掩膜材料等耐蚀刻构件的选择比非常优异(详细情况通过后面的叙述来说明)。

作为本发明的干蚀刻方法的处理对象物的物质，若为在半导体元件等的结构体上具有硅层的物质，则没有特别限制，适宜为至少包含硅层与实质上不与七氟化碘反应的耐蚀刻构件的半导体元件等的结构体。此外，也可以应用包含硅单独的处理对象物，也可以用于硅基板的表面加工，例如，也可以用于对硅基板的沟槽、空穴形成。

作为硅层，半导体元件形成中所使用的硅层是适宜的，例如，可以列举出无定形硅膜、多晶硅膜、单晶硅膜等。此外，耐蚀刻构件可以列举出用作用于将硅层加工为规定的形状的掩膜的情况，去除处理对象物的硅层、使耐蚀刻构件自身形成为三维结构等规定的形状、将耐蚀刻构件用作半导体元件的结构体的情况。

利用耐蚀刻构件作为掩膜时，可以应用使用在硅层的表面图案化为规定形状的掩膜，使用蚀刻气体选择性地对硅层进行蚀刻的方法。掩膜中使用的材料若为实质上不与七氟化碘反应的材料则没有特别限制，例如，可以列举出SiO₂、SiOC、SiON、SiN、TiN、TiO₂、光致抗蚀剂、碳系材料，此外Ru、Cu、Ni、Co、Hf、Zf以及它们的氧化物等金属材料。它们之中，特别优选SiO₂、SiN、TiN等材料(参照实施例)。

此外，同样地将耐蚀刻构件自身用作半导体元件的结构体时，耐蚀刻构件的材质使用实质上不与七氟化碘反应的材料，可以适宜地使用选自SiO₂、SiN、TiN的至少1个以上的材料。

以下，对于选择性地蚀刻至少包含硅层和实质上不与七氟化碘反应的耐蚀刻构件的半导体元件等的硅层时的、七氟化碘与耐蚀刻构件的反应性进行说明。

如实施例所示，发现将七氟化碘用作蚀刻气体时，使用SiN、TiN等的掩膜进行硅的蚀刻的情况下，与ClF₃、XeF₂等现有的气体不同，硅蚀刻速度的掩膜选择比非常优异。七氟化碘以及、在反应后所生成的低次的氟化碘化合物(例如，IF₅)与ClF₃、XeF₂相比键合能量高(参照下述的表1)。反应机理没有确定，但IF₇的键合能量高，作为化合物是稳定的，因此与ClF₃、XeF₂相比，与掩膜材料的反应性低，因此对于掩膜材料的反应性低。此外，七氟化碘由于绝热膨胀而吸附于硅层表面而液化，因此蚀刻速度高。因此，推测蚀刻选择比高。需要说明的是，表1的出处为J.C.BAILAR JR.,COMREHENSIVE INORGANIC CHEMISTRY,II,PERGAMON PRESS Ltd,1973,p1491-p1496。

[表1]

接着，对于本发明的干蚀刻的反应条件进行说明。

为了在腔室等的处理室内使蚀刻气体绝热膨胀，将蚀刻气体保持在规定的供给压力来供给。对于蚀刻气体的供给压力，通常为66kPa以上且0.5MPa以下，进而优选为101kPa以上且300kPa以下。低于66kPa时，不能使蚀刻气体充分地绝热膨胀，因此不优选，此外，高于0.5MPa的压力的情况下，从对于装置的负担等观点出发，不需要施加0.5MPa以上的压力。

此外，对于蚀刻处理的工艺压力，蚀刻气体中的七氟化碘通常为1Pa以上且3kPa以下、进而为5Pa以上且1.5kPa以下，是为了得到更高的基板面内均匀性而特别优选。

导入蚀刻气体之前的腔室内的压力若为利用真空泵等减压，使蚀刻气体绝热膨胀的程度的压力范围则没有限制，为10^-5Pa以上～10kPa以下的范围，通常在1Pa以上且1.5kPa以下进行。

为了有效地进行绝热膨胀，特别优选使供给压力(1次压)与腔室内压力(2次压)之差处于规定的范围。具体而言，将蚀刻气体在供给压力(Ps)与处理室内的压力(Pn)的比率Ps/Pn通常为20以上且1000000000(1.0×10⁹)以下进行，考虑对装置的负担，为了更有效地使其绝热膨胀，优选50以上且10000000(1.0×10⁷)以下，进而特别优选为50以上且10000(1.0×10⁴)以下。上述范围与以往的基于绝热膨胀的蚀刻方法相比，一次压与2次压之差极其小，表示可以在温和的压力条件下蚀刻。

为了使蚀刻气体与处理对象物的硅层接触，有利于进行经过对硅层的吸附过程的蚀刻，硅基板温度通常在-40℃以上且150℃以下，进而为-10℃以上且80℃以下，这关系着蚀刻速度在得到更高的面内均匀性上特别优选(参照实施例)。

蚀刻时间没有特别限制，考虑半导体元件制造工艺的效率时，优选为60分钟以内。在此，蚀刻时间是指，直至将蚀刻气体导入到进行蚀刻处理的内部设置有基板的工艺腔室内部，然后为了终止蚀刻处理而利用真空泵等对该工艺腔室内的蚀刻气体进行排气为止的时间。

本发明的干蚀刻方法可以应用于在如图1所示的半导体制造工序中所使用的通常的蚀刻装置，特别是使用的蚀刻装置的结构没有限定。例如，不需要设置用于使供给的蚀刻气体绝热膨胀的特殊形状的气体喷出部，可以利用通常的气体供给管。此外，配置气体供给管和处理室的半导体元件等被处理物的位置关系，若可以使绝热膨胀的蚀刻气体与被处理物接触则没有特别限制。

此外，作为使用本发明的方法进行蚀刻的处理室，若为对于使用的氟系气体具有耐性且可以减压至规定的压力则没有限定，通常，应用半导体的蚀刻装置中所具备的通常的腔室等。此外，将七氟化碘保持在规定的压力来供给的供给管、其它的配管等若也对氟系气体具有耐性则没有特别限定，可以使用通常的管。

实施例

以下，通过实施例详细地说明本发明，但并不限定于本发明所述的实施例。

首先，对于蚀刻装置的结构进行说明。图1中示出本发明的实施例以及比较例中使用的蚀刻装置的示意图。

反应腔室1中具备有用于支持试样7的载置台5。试样7使用在6英寸的硅基板上形成硅氧化膜(20nm)进而在其上形成多晶硅膜(30μm)而成的硅基板。在载置台5上具备可以调整载置台的温度的载置台温度调整器6。反应腔室1上连接用于气体导入的气体配管41以及用于气体排气的气体配管42。

蚀刻气体供给***21、稀释气体供给***23分别介由阀31、阀32连接于气体配管41。真空泵8用于气体排气、且介由阀33连接于气体配管42。反应腔室1内部的压力基于反应腔室1附设的压力计(图中省略)的指示值而利用阀33来控制。

接着，对于蚀刻装置的操作方法进行说明。载置台5上设置试样7，将反应腔室1以及气体配管41、42用真空置换至1.5kPa之后，将载置台5的温度设定为规定值。确认载置台5的温度达到规定值之后，开放阀31、32、33，使蚀刻气体供给***21的压力成为规定压力，利用气体配管41将蚀刻气体导入到反应腔室1。将此时的蚀刻气体的总流量设为100sccm。需要说明的是，需要稀释气体的供给时，根据需要利用稀释气体供给***23供给规定流量的气体。

导入蚀刻气体之后经过规定时间(蚀刻时间、2分钟)，然后，停止蚀刻气体的导入，真空置换反应腔室1内部之后，取出试样7，进行面内分布均匀性与蚀刻速度的测定。

使用上述的带多晶硅膜的硅基板(试样7)，对蚀刻前的多晶硅膜的膜厚与蚀刻后的多晶硅膜的膜厚分别测定多个位置，求出各测定位置中的蚀刻量(蚀刻膜与蚀刻后的膜厚差)。从各测定位置的蚀刻量的平均与蚀刻时间算出蚀刻速度，以其为基准评价蚀刻量的面内分布。

需要说明的是，在对于带多晶硅膜的硅基板(试样7)测定的蚀刻量之中，将蚀刻量的最大值设为Max、将蚀刻量的最小值设为Min、将蚀刻量的平均值设为Ave时，蚀刻量的面内分布为由下述式表示的值(单位：％)

计算式(1)：(Max-Min)/2Ave×100···(1)

其值大则表示程蚀刻量的偏差大。

表2中示出实施例以及比较例中的各蚀刻条件与面内分布评价、蚀刻速度的结果。此外，在图2、3中示出蚀刻量的面内分布的关系。在图4中示出七氟化碘的体积比例与蚀刻速度的关系。

[实施例1-1]

作为蚀刻气体，使用实质上不含除七氟化碘以外的成分的蚀刻气体(IF₇、体积100％、没有稀释气体)，进行试样的蚀刻试验。作为蚀刻条件，将蚀刻气体的供给压力设为100Pa、将腔室内的蚀刻工艺压力设为1kPa、将蚀刻气体的总流量设为100sccm、将硅基板温度设为30℃。其结果，蚀刻后的试样的面内分布为1～6％、蚀刻量的面内均匀性良好。此外，蚀刻速度为12μm/分钟、是良好的。需要说明的是，在[实施例1-1]中，供给压力(Ps)与腔室的处理室内压力(Pn)的比率Ps/Pn为66。

[实施例1-2]

作为蚀刻气体，将七氟化碘设为80体积％(Ar气体、20体积％)，除此以外在与实施例1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，与实施例1同样地，蚀刻后的试样的面内分布为1～6％、蚀刻量的面内均匀性是良好的。此外，蚀刻速度为11μm/分钟、是良好的。

[实施例1-3]

作为蚀刻气体，将七氟化碘设为50体积％(Ar气体、50体积％)，除此以外在与实施例1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，与实施例1同样，蚀刻后的试样的面内分布为1～8％，虽然稍劣于实施例1、2，但蚀刻量的面内均匀性大致良好。此外，蚀刻速度为5μm/分钟，是较良好的。

[实施例1-4]

作为蚀刻气体，将七氟化碘设为10体积％(N₂气体、90体积％)，除此以外在与实施例1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，与实施例1同样，蚀刻后的试样的面内分布为1～11％，虽然稍劣于实施例1、2，但蚀刻量的面内均匀性大致良好。此外，蚀刻速度为5μm/分钟，是较良好的。

[实施例1-5]

将硅基板温度设为-30℃，除此以外，在与实施例1-1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，蚀刻后的试样的面内分布为1～8％，虽然稍劣于实施例1-1、1-2，但蚀刻量的面内均匀性大致良好，蚀刻速度为5μm/分钟，与实施例1相比低。

[实施例1-6]

将硅基板温度设为110℃，除此以外，在与实施例1-1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，蚀刻速度为14μm/分钟，为与实施例1-1同等的值，但蚀刻后的试样的面内分布为1～11％，与实施例1-1相比可以见到偏差。

[比较例1-1]

设为不能使蚀刻气体充分地绝热膨胀的条件(供给压力20Pa)，除此以外，在与实施例1-1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，蚀刻速度为12μm/分钟是良好的，但蚀刻后的试样的面内分布为11～25％，面内的蚀刻量的偏差大。需要说明的是，在[比较例1-1]中，供给压力(Ps)与腔室的处理室内压力(Pn)的比率Ps/Pn为13。

[比较例1-2]

使用迄今硅层的蚀刻中所使用的现有的ClF₃(三氟化氯)，除此以外，在与实施例1-1同样的条件下进行蚀刻试验。其结果，蚀刻速度为12μm/分钟是良好的，但蚀刻后的试样的面内分布为17～28％，面内的蚀刻量的偏差大。

根据表2的[实施例1-1]～[实施例1-6]的结果，可知使用包含七氟化碘的蚀刻气体进行蚀刻时，在100Pa左右的不对装置增加负荷的温和的压力条件下容易地使蚀刻气体绝热膨胀，硅层的蚀刻是可能的。此外，根据[实施例1-1]～[实施例1-4]的结果，可知蚀刻气体中的七氟化碘的体积比例越多越可以得到良好的蚀刻速度与蚀刻量的面内均匀性。

根据[比较例1-1]的结果，在供给压力为20kPa的条件下不能使其绝热膨胀，不能得到良好的面内分布。此外，[比较例1-2]那样的以往使用的蚀刻气体(ClF₃)中在温和的压力条件下在面内分布中偏差大。考虑这是因为不能使其充分地绝热膨胀。

[表2]

表示将本发明的干蚀刻方法用于硅层的形状加工对试样的硅层进行蚀刻的实验例。作为试样，使用在硅基板上形成硅氧化膜(20nm)，进而在其上形成多晶硅膜(3μm)，在该多晶硅膜的表面作为蚀刻掩膜形成50nm掩膜材料的试样。在图5中示出试样的截面示意图。在图5中，(a)表示实施例、比较例中使用的蚀刻试样的截面示意图、(b)表示蚀刻后的截面示意图。需要说明的是，作为掩膜材料使用SiO₂、SiN、TiN。

使用图5的试样进行蚀刻试验，评价硅层的蚀刻速度与对于掩膜材料的硅蚀刻速度的选择比(方便起见，有时称为选择比)。在表3中示出其结果。需要说明的是，作为比较例，使用以往作为蚀刻气体主要使用的各种氟系气体进行评价。

[实施例2-1]

使用[实施例1-1]中使用的图1的蚀刻装置，进行形成图5的掩膜的试样的蚀刻试验。作为蚀刻气体，使用100体积％的七氟化碘。作为蚀刻条件，蚀刻工艺的压力设为200Pa，除此以外在与[实施例1-1]相同的条件下进行蚀刻试验。其结果，可知作为蚀刻气体，使用七氟化碘时，对于SiN、TiN、SiO₂，硅层蚀刻的选择比优异。此外，观察掩膜开口部周边的加工形状，结果没有掩膜材料的弯曲开口、形成的侧壁形状也是良好的。需要说明的是，作为掩膜材料使用SiO₂时，分别使用IF₇、XeF₂、ClF₃、BrF₅、IF₅、F₂的情况下，在任意的气体中，均未蚀刻作为掩膜材料的SiO₂。

[比较例2-1]～[比较例2-5]

作为使用的蚀刻气体，设为XeF₂、ClF₃、BrF₅、IF₅、F₂，将各自的蚀刻工艺压力(Pa)依次设为30、50、150、90、200，除此以外在与[实施例2-1]相同的条件下进行蚀刻试验。需要说明的是，使用的气体均不进行基于稀释气体等的稀释而进行试验。其结果，XeF₂相对于SiN、TiN的任一种，选择比不是良好的。ClF₃、BrF₅相对于TiN，选择比是良好的，但相对于SiN不良好。进而，IF₅、F₂与XeF₂、ClF₃、BrF₅相比表现出良好的结果，但与[实施例2-1]中使用的IF₇相比时，选择比差。

根据[实施例2-1]与[比较例2-1]～[比较例2-5]的结果，可知本发明的七氟化碘与以往所使用的现有的氟系的蚀刻相比，对于SiN、TiN的任一种的选择比均良好，在蚀刻硅层时用作蚀刻气体时的掩膜等材料选择的自由度高。

[表3]

产业上的可利用性

本发明对于基于半导体制造中的硅层的蚀刻的微细加工是有用的。

Claims

1.一种干蚀刻方法，其特征在于，其为在处理室内蚀刻处理对象物的硅层的干蚀刻方法，以供给压力为66kPa～0.5MPa的压力范围从供给源供给包含七氟化碘的蚀刻气体，将保持在该压力范围的蚀刻气体导入到减压至比前述供给压力低的压力的处理室，蚀刻前述硅层。

2.根据权利要求1所述的干蚀刻方法，其中，蚀刻气体包含至少50体积％以上的七氟化碘。

3.根据权利要求1或2所述的干蚀刻方法，其中，蚀刻气体实质上不包含除七氟化碘以外的成分。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的干蚀刻方法，其中，供给压力(Ps)与处理室内的压力(Pn)的比率Ps/Pn为20以上、1×10⁹以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的干蚀刻方法，其中，处理对象物的温度为-40℃～150℃。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的干蚀刻方法，其中，处理对象物至少包含硅层和耐蚀刻构件，利用蚀刻气体选择性地蚀刻前述硅层。

7.根据权利要求6所述的干蚀刻方法，其中，耐蚀刻构件包含选自SiO₂、SiN、TiN的至少1个以上材料。