TW200528588A - Etching method - Google Patents

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200528588 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於蝕刻方法，尤其係關於半導體及微型電子 機械系統等之製造中形成有中空部之微細構造體時，適用 於相對蝕刻開口之尺寸所形成之中空部較大之情形、及形 成複雜結構之中空部之情形之蝕刻方法者。 【先前技術】 隨著微細技術之進展，微型電子機械系統（Micro Electr〇

MeChanical Systems: MEMS)、及安裝微型電子機械系統之 小型機器受到注目。微型電子機械系統係使石夕基板、玻璃 基板等基板上所形成3次元構造體所成之可動部、及控制 該可動部之驅動之半導體積體電路等電性與機械相結合之 元件者。 先前，該等微型電子機械系統領域中，作爲實現3次元 構造體之技術之一，於基板上預先形成犧牲層，於該犧牲 層上形成構造體，圖案化後（patterning)，由選擇性蝕刻除 去犧牲層，可,到空間部設置於已圖案化構造體層下方， 之結構之3次元構造體。可使用氧切（Si〇2)切⑼作爲 犧牲層。於由氧切形成犧牲科，係使用時）系敍刻 液作為蝕刻劑，而於由矽形成犠牲層時，係使用氣相之氟 化氙（XeF2)與氟化溴（ΒγΙ?3)等之蝕刻氣體作為蝕刻劑（以 上’參照下述專利文獻1)。 [專利文獻1]特開2002_2丨4548號公報（特別參照段落 0002及0030)。 95901.doc 200528588 例如，於形成如圖4 S4所不之結構3次元構造體之情形，首 先，於基板1之表面側m W所形成凹部la内嵌入犧牲層2，於美 板1及犧牲層2上以覆签壯At 於私 覆盍狀怨形成構造體層3。其次，根據 所需之形狀實施構迕舻1 +门 佩 構化體3之圖案化，同時，於構造體3上形 成達到犧牲層2之钱刻η 一 、 ^ 3a。之後，經由姓刻開口 3a|虫 刻除去犧牲層2。由此认 由此，於構造體層3之下方形成中空部 所做，根據構成犧牲層2之材 a。且，於該|虫刻中，如上 貝’可選擇適當之餘刻劑 β然而，於該等3次元構造體之形成方法中，存在以下課 題例如，用圖4所說明之3次元構造體之形《中，與餘刻 開口 3a相比，由蝕刻形成之中空部&非常大時，難以完全 触刻除去犧牲層2。 此係起因於如下之蝕刻機制。即，根據蝕刻犧牲層2形 成中空部a，蝕刻劑進入所形成之中空部&内。一方面，隨 蝕刻之進行，蝕刻劑十所含蝕刻反應物減少，反應生成物 支曰夕。然而’於钱刻開口 3 a為微細之情形，中空部a 一旦 支曰大至某種程—度之尺寸，中空部a内之餘刻劑之置換效率 降低 因此’與#刻開口 3 a之斷面面積相比，中空部a — 旦麦大’犧牲層2之餘刻速率（etching rate)會極劇降低。 5亥等現象，例如用實施自旋（spinning)式處理加速#刻 開口部分附近之#刻劑之流動，即使提高置換效果，亦不 能完全防止。且，即使使用氣體作爲蝕刻劑，比蝕刻劑爲 液體之情形輕微，同樣之現象亦時有發生。 且’如圖5(a)所示，形成介於基板1與構造體3間之狭窄 95901.doc 200528588 冠狀中空部a之情形，及如圖5(b)所示，相對狹窄钱刻開口 3 a、形成複雜形狀之中空部a之情形等，該等現象亦同樣 發生。 再者’於具有含該等中空部之3次元構造體之微型電子 機械系統之製造中，工序中爲防止破壞中空部，於最終工 序盡可能近之工序中實施犧牲層之蝕刻最理想。例如，如 圖5(c)所示，較之於構成3次元構造體之中空部a，於上層 形成配線層5之情形，形成配線層5並用絕緣層6將之灌封 後，於該絕緣層6上形成達到犧牲層（省略圖示）之蝕刻開口 3a，由該蝕刻開口 3a蝕刻除去犧牲層，期望形成中空部 a。然而，將近最終工序時，蝕刻開口 3a變深，由於中空 部a之餘刻劑之置換效率降低，如同上述，除去犧牲層變 難。 且如上所述，由於完全蝕刻除去犧牲層變難，中空部a 之形狀精度降低。其成爲使含有中空部之微型電子機械系 統之操作特性劣化之重要起因。 且’由於爲-抑制電路間干涉之空間佈線形成中，亦同樣 發生該等問題，其亦成爲具有空間佈線之半導體裝置中該 寺操作特性劣化之重要起因。 雲於此’本發明之目的係提供一種蝕刻方法，其經由微 細姓刻開口充分蝕刻除去犧牲層’由此，可形狀精度良好 地形成大中空部、及複雜結構之空間部。 【發明内容】 爲達到该目的之本發明之餘刻方法係反複實施以下第1 95901.doc 200528588 工序及第2工序之方法。首先，第丨工序由將被處理物暴露 於3有蝕刻反應物之處理流體中，蝕刻處理該被處理物。 於其次之第2工序中，將被處理物附近之處理流體密度降 至比第1工序低。然後，於反複實施該等第1工序及第2工 序中，技術特徵在於··於第2工序後所實施之第丨工序中， 對被處理物㈣置之處理氣氛新供給含有#刻反應物之處 理流體，同時，使該被處理物附近之該處理流體密度昇至 比該第2工序高。 於此，處理流體係氣體或超臨界流體所成之情形時，亦 可由處理氣氛内之壓力調整實施第丨工序及第2工序之間處 理流體之密度變動。且，處理流體係氣體、超臨界流體、 及液體時，亦可由處理流體之溫度調整實施處㊣流體之密 度變動。 該等敍刻方法中，於實施㈣處理之第^序期間，經 實施將被處理物附近之處理流體密度降低之第2工序，先 4之第1工序中已於蝕刻中發生過反應之處理流體於此後 之第2工序令由被處理物附近被強制排除。由此 處理物係有中空部之情开彡，# +办加 破 丨之匱形該中空部内之處理流體之一部 分或大部分會由中空部排除。然後，於其次之第i工序 令，新供給含有钱刻反應物之處理流體，且由增大被處理 物附近之處理流體之密度’上述中空部内亦導入含有新敍 刻反應物之處理湳體，^ & a i 、 处里机體以貫施處理流體之置換。由此，經 反複實施該等工序，祐虛王更私 +彳破處理物之中空部内，亦能斷續地繼 續供給對於被處理物有未失去 玄成f生之蝕刻反應物之處理流 95901.doc 200528588 體。因此，中空部内之蝕刻速度能得以維持。 由此若根據本發明之蝕刻方法，依照經由微細蝕刻開口 之餘刻，此無颠刻殘餘地、形狀精度良好地形成複雜形狀 之中空部、及相對於蝕刻開口尺寸之較大中空部。該結果 使謀求例如具備含有中空部之3次元構造體部分之微型電 子機械系統及半導體裝置之操作特性提高成爲可能。 【實施方式】 以下，說明本發明之蝕刻方法之實施方式。於此，說明 適於經由微細蝕刻開口，選擇性蝕刻除去大體積或複雜結 構之犧牲層之情形之餘刻方法。且，於說明银刻方法實施 方式前’說明於該蝕刻方法中被適當使用之處理裝置之一 構成實例。 圖1係揭示本發明之蝕刻方法中所用處理裝置之一例之 概略構造圖。該處理裝置有實施蝕刻之處理室丨丨。該處理 室Π内，置放有附有溫度調節功能之平台12，能保持晶圓 (wafer)狀之被處理物s於加熱或冷卻狀態之特定溫度下。 且，於處理室4 1之外週部，設置有爲調節處理室丨丨内部溫 度、防止處理室11内壁上處理液體過剩地吸附、冷凝等之 溫度調節器13，及爲加熱平台12上之被處理物s之燈14。 而且，於處理室11中，連接有備有排氣泵p之排氣管15、 設置有流量調節器16a及溫度調節器16b之處理流體供給管 16、及設置有流量調節器17a之清洗氣體供給管17，處理 至11之内部構成能維持特定之壓力氣氛。此外，於處理流 體供給管16處，通過三個流量調節器丨6a，連接有惰性氣 95901.doc 200528588 體（於此包含％及c〇2)gl之貯氣鋼瓶（省略圖示）、氟酸蒸氣 成& 1 8及水瘵氣生成部19。該等氟酸蒸氣生成部1 8及水 瘵虱生成部19，係由貯存罐18a及19a中所貯存之氟酸酐、 及、、’屯水中呈惰性氣體gl鼓氣泡（）生成氟酸蒸氣及 水瘵氣之裝置，其具有各種溫度調節器18b及19b。且，於 此省略圖示，於處理室㈣，將供給到處理室_之流體 (軋體等）向平台12上之被處理物s均勻供給，並如排氣一 樣，亦可設置擴散板、及整流機構。而且，亦可附加使被 處理物S轉向、旋轉、及振動功能之機構，及攪拌處理室 11内之處理流體之機構（包含循環裝置）。 右根據該等處理裝置，可由處理流體供給管16向處理室 11内供給··用惰性氣體§1於特定濃度下將氟酸蒸氣及水蒸 氣分散、並由溫度調節器16b調整至特定溫度下之處理流 體L。於該處理流體L中，由微量水分所解離之氟酸成爲矽 氧化膜之蝕刻反應物。且，於供給乂作爲惰性氣體gl之情 幵> ’適當調整溫度壓力，藉以使A變爲超臨界流體，向處 理至11内供給於該超臨界流體中之特定濃度之氟酸蒸氣及 水蒸氣之處理流體L亦可。且，將處理室丨丨内由溫度調節 裔13調節至特定溫度’並藉由調節由排氣管丨5之排氣及由 處理流體供給管16之處理流體L之供給量，調節至特定壓 力。由此，於使用超臨界流體作處理流體L之情形，藉由 調整處理室11内之溫度及壓力，亦可維持處理室丨丨内中 於超臨界流體狀態。 且，上述處理裝置之構成不過僅係一例，根據用作處理 95901.doc -10- 200528588 々’L體之物貝，由處理流體供給管丨6所供給之氣體（蒸氣）可 適當變更。 其次，按照圖2之流程圖，並參照圖丨說明使用該等構成 之處理裝置之被處理物S之蝕刻方法。於此，於被處理物s 之表面側，以由微細蝕刻開口選擇性蝕刻除去氧化矽所成 之犧牲層之方法爲例，說明蝕刻方法之實施方式。 首先，於第1步驟S1中，置放固定被處理物s於處理室11 内之平口 12上，岔閉處理室11，並排氣減壓處理室11。於 此，減壓處理室U内部至比以後所實施之蝕刻處理時之壓 力低排出内部氣體。且，被處理物S放入處理室11内時 之氣氛，根據需要選擇大氣及氮氣等，於預備室預先減 壓，於經減壓之處理室丨丨内設置被處理物s亦可。且，根 據需要’加熱或冷卻被處理物S至特定溫度。 其次，於第2步驟S2中，實施蝕刻處理是否終止之判 斷，判斷爲未終止（否）時，進入其次之第3步驟S3。 然後，於第3步驟S3中，由處理流體供給管丨6向減壓狀 心之處理至11内供給處理流體L，用特定壓力之處理流體L 充滿處理至11内。此時，例如，對於由水蒸氣生成部19所 生成之特定流量之水蒸氣，將經以特定流量添加有由氟酸 瘵氣生成部18所生成之氟酸蒸氣之處理流體L用溫度調節 态16b控制於特定溫度下，並向處理室丨丨内供給。此時處 里至11内之壓力若比第^步驟si高，無特別限定，超過大 氣壓之壓力、大氣壓程度之壓力、及比大氣壓低之壓力均 可。但與第1步驟S1之壓力差較大為佳。 95901.doc 200528588 且，作爲處理流體L，不採用混合氣酸蒸氣與水蒸氣， 用由共沸濃度之氟酸水溶液之蒸發氣體亦可，且，添加稀 釋目的之特线量之惰性氣體gl亦可。而I，由於^犧 牲層之氧化矽之成膜方法，於犧牲層内部有多含水分之物 質，此種情形，供給僅用無水氟酸之處理流體L亦可。 此後，於第4步驟S4中，於如上所做之特定壓力之處理 流體L充滿處理室丨丨内之狀態，實施特定時間之蝕刻處 理。此時，通過繼續向處理室U内之處理流體1之供給及 排氣’使處理室㈣産生氣流爲佳β 1，以㈣速度被充 分保持於特定速度之時間作為該第4步驟S4之蝕刻處理時 間。且，於第3步驟S3階段，由於蝕刻亦在進行，合計第3 步驟S3與第4步驟S4之時間作為此處之蝕刻處理時間亦 可。且，由於該蝕刻處理時間根據處理流體L中之蝕刻反 應物（此處係由微量水分所解離之氟酸）之濃度、處理室U 内之壓力、溫度、作錢刻對象之犧牲層之種類、及依據 ㈣形成之中空部之形狀等而變事先評價並決定爲 佳。 一 以上之第3步驟S3及第4步驟S4即係請求項中所示之第i 工序。然後，第4步驟S4中經過特定之蝕刻處理時間後， 仔止向處理至1 1内供給處理流體，返回第工步驟s ^。 然後，於其次之第1步驟Si中，減壓處理室n至比第4步 驟S4中之處理至11内之壓力低。由此，將處理室11内之處 理机體乙之饴度降至比第4步驟以低。且，考慮排氣泵p之 月b力、及保持以由蝕刻所形成中空部不受破壞程度的排氣 95901.doc -12- 200528588 速度時之效率，將第1步驟s 1中之處理室丨丨内之壓力設定 於較低壓力爲佳。且，於該第i步驟S1中，將於第4步驟S4 姓刻處理中所生成之反應生成物（例如水分及低蒸氣壓物 貝）氣化’於不會發生蝕刻殘渣之殘留及因液體表面張力 所產生構造破壞之程度，保持減壓狀態一定時間亦可。以 上，該第1步驟S 1即係請求項所示之第2工序。 以下，於第2步驟S2中，直至判斷特定次數之蝕刻處理 已終止，反複實施第1步驟S1至第4步驟S4。被處理物s中 形成中空部内犧牲層被全部除去之次數設定作為該反複實 施次數。 且，於反複實施中，較之於第丨步驟S1，其次之第4步驟 S4中處理至11内處理流體L密度上昇，以及較之於第4步 驟s4，其次之第1步驟S1中處理室u内處理流體l之密度下 爷至於δ玄等岔度變更之條件，每次變更第4步驟S4中蝕 刻條件（蝕刻處理時間、處理流體蝕刻反應物之濃度、 處理酿度、及壓力等）、及第i步驟s丨中減壓條件（減壓速 I達壓力_、及減壓保持時間）亦可。但，第1步驟$ 1及 第4步驟S4之處理室u内之處理流體L之密度差係愈大愈 好。 於某種私度進行反複實施而中空部已形成之情形， 第3 γ驟S3中處理流體L之供給速度設定至中空部不會被破 壞之程度。 然後’於第2步驟S2中，於已判斷爲特定次數之姓刻處 理已終止（是）之情形，進入第5步驟S5。 95901.doc -13· 200528588 第5步驟S5中，於緊接之前第i步驟s义中最終減壓狀態之 處理室11内，藉由供給乾燥空氣、氮氣及惰性氣體等清洗 氣體g2 ’使處理室U内壓力返回至常壓。此後，由處理室 =内取出被處理物S。1 ’於有預備排氣室作處理室此 前室之情形，處理室11與預備排氣室壓力相同後，將被處 理物S轉移至預備排氣室並取出。 且，於最後一次第4步驟S4之蝕刻處理終止後、返回第1 步驟S1前，實施該等第5步驟S5亦可。此種情形，將第2步 驟S2作爲於第4步驟S4與第i步驟S1之間所進行之操作流 程。於該等流程之情形，第5步驟S5中，藉由向處理室i工 内供給清洗氣體g2，使處理流體L由處理室11内驅逐出 來。 且，於欲完全除去處理室丨丨内之處理流體L之情形，於 第5步驟S5後’實施循環清洗處理室丨丨内之流程亦可。此 日守，如於圖2流程圖中2點連線所示，於第5步驟以後，設 定實施判斷循環清洗是否已終止之第6步驟S6，而且於第6 步驟S6中被判撕爲尚未終止之情形，設定再次減壓處理室 11内之第7步驟S7，於第7步驟37後，構成返回第5步驟S5 之流程。 右根據如以上之蝕刻方法，於反複實施蝕刻處理之第4 步驟S4期間，藉由減壓處理室丨丨内以實施降低處理流體乙 始、度之第1步驟S1。由此，於第i步驟s丨中，將處理室丨i内 之處理流體L強制排氣，第4步驟以中已於蝕刻中發生過反 應之被處理物S附近之處理流體乙，即被由被處理物s附近 95901.doc -14- 200528588 強制排除。由此，被處理物 物s即使有中空部之情形、琴中 空部内之處理流體L之一部八七 以 σ刀或大部分能由中空部排除。 然後，於該等第1步驟81之Α ” 人之弟3步驟S3中，向處理 室11内新供給處理流體！^藉 〇地里 古由楗问處理室11内之壓力提 同處理流體之密度，亦向上 < Y二邛内導入含有新鮮的蝕 刻反應物之處理流體。由此， 、γ二σ卩内處理流體之置換 得以實施。 例如，藉由將第1步驟S1中處理Μ内排氣，直至壓力 變至第4步驟S4中處理室内壓力之1/2，處理室内之處理流 體之密度大致變爲1/2。由此，其次第巧㈣中處理㈣ 供給有處理流體之情形之處理流體置換效率約爲5 〇 %左 右。且，若處理室^之容積爲i m3以下，第4步驟S4中， 若用大氣壓程度之壓力實施蝕刻處理 真空泵減壓時，能減壓1/3至1/10左右 置換效率可爲30%至90%。 簡單之操作爲··用 此時，處理流體之 因此，於其次之第4步驟S4中，由含有保持有活性之蝕 刻反應物之處—理流體L實施蝕刻處理。然後，藉由反複實 施該等第1步驟S1到第4步驟S4 ,能繼續斷續地向被處理物 S之中空部内供給含有對被處理物未失去活性之钱刻反應 物之處理流體，並能繼續維持中空部内中之餘刻速度。 因此，根據由微細蝕刻開口之犧牲層之蝕刻，即能無姓 刻殘留且形狀精度良好地形成複雜形狀之中空部及相對名虫 刻開口較大之中空部。 該結果，例如，可謀求提昇具備有形狀精度良好之中空 95901.doc -15- 200528588 2之3次元構造體部分之微型電子機械系統以及具有形狀 精度良狀空㈣線之何體裝置之操作特性。 再者’若依據該等_方法’即使犧牲層之上部堆積多 層佈線，亦能由達到該犧牲層之深而微細之蘭開口充分 除去犧牲層’即可能於接近最終工序時實施爲形成令空部 之姓刻’期望中空結構之微型電子機械系統及大型積體電 路（LSI)向同一晶片上集積成爲可能。 再者，心處理流體之置換效率上昇，亦能縮短敍刻時 間。由此，能縮短被處理物之外表面、及表面上因早期敍 刻部分《於處理流射之暴露時間，能減低腐姓及敍刻 等影響。 制排除處理流體之際，#能同時除去低滞點（蒸 氣壓高有揮發性）反應生成物。 <變形例1> 以上所說明之實施方式中，其構成爲··首先，將第1步 驟s 1申處理至i i内排氣減壓。然而，處理室η内不減壓， 二由向置放有一被處理物S之處理室11内供給處理流體乙， 用處理流體L置換處理室i i内之構成亦可。此時，於圖2 之机耘圖中，如虛線所示，構成由第3步驟S3處理開始之 流程。 按該等順序，較之於接續第3步驟S3之第4步驟S4，其 次之第1步驟S1中之處理室u内之壓力變低（處理流體乙之 禮度變低），而且較之於第i步驟S1，其次之第4步驟§4中 之處理至11内之壓力變高（處理流體L之密度變高），由 95901.doc -16· 200528588 此w周整處理室11内之排氣及處理流體L之供給係很重 要。 且’於第1步驟s 1中處理室11内之減壓率較低之情形， 藉由所殘留之處理流體L，其次第3步驟S3中所新供給之 處理机體L之鍅刻反應物被稀釋，第4步驟S4中蝕刻速度 變4氏〇 rh I f " ’以維持姓刻反應物之濃度爲目的，相應於第 1步驟S1中之減壓率，供給蝕刻反應物濃度較高之處理流 體L亦可。 <變形例2> 作爲構成處理流體L之流體，使用超臨界狀態之流體（表 述爲超臨界流體）亦可。N2及c〇2等被適當用作爲構成超 臨界流體之物質（超臨界物質）。此時，於第3步驟S3前， 由預先調整溫度和壓力，處理室丨丨内用超臨界流體充滿， 於其次之第3步驟S3中，向處理室11内供給於氣體狀超臨 界物質（N2及C〇2)中溶解或分散有姓刻反應物之處理流體 L。此時，繼續維持處理室丨丨内於超臨界氣氛（壓力及溫 度）係很重要1 然後，於第4步驟S4後之第1步驟S1中，於超臨界氣體 環境（壓力及溫度）之範圍減壓處理室11内。然後，於第^ 步驟S1至第4步驟S4之反複操作終止後之第5步驟5中，首 先，於處理室11内中之超臨界物質不發生橫穿過蒸氣壓曲 線之狀態，處理室11内一邊調整溫度並一邊減壓至常壓附 近，此後將溫度降低至常溫附近係很重要。 根據實施如上使用超臨界流體之蝕刻，可使被處理物之 95901.doc -17- 200528588 表面未暴露於氣-液界面而結束蝕刻。爲此，防止了由液 體之表面張力所致之微細構造體之破壞，並能維持由钮: 所形成之構造體之形狀精度。且，於使用了液體作爲處理 流體之情形，蝕刻後有必要使處理流體及清洗液乾燥，不 過難以由微細開口部分乾燥内部，但亦不必實施該等乾燥 工序。 <變形例3〉 上述之實施方式中，其構成爲··於第1步驟S1與第4步 驟S4中，藉由改變處理室丨丨内之壓力改變處理室丨1内中之 處理流體L之密度。然而，本發明構成如下亦可··於第^ 步驟Si與第4步驟S4中，藉由改變處理室u内之溫度改變 處理室11内中之處理流體L之密度。此時，調整處理室u 内全體之溫度亦可，藉由僅變化被處理物s或僅被處理物 S附近之溫度，改變僅被處理物s附近之處理流體[之密度 亦可。 如此，實施方式之構成若係由溫度控制改變處理流體乙 之密度，使用-壓力變化小之液體作爲處理流體L亦可。 且’以上所說明貫施方式及變形例1至3中，以氟酸作爲 蝕刻反應物、使用於水蒸氣及其他流體中分散有氟酸蒸氣 之處理流體L、蝕刻除去氧化矽所成之犧牲層之情形做爲 示例。但，本發明並未限定處理流體L，其係依據構成犧 牲層之材料而可適當選擇者。就處理流體L而言，只要於 載體氣體（carrier gas)、超臨界流體及液體等流體中溶解 或分散蝕刻反應物，或蝕刻反應物（HF、XeF及HC1)變爲 95901.doc -18- 200528588 氣體及超臨界流體之情形，就原樣用蝕刻反應物作為處理 μ體L亦可。且犧牲層係有機物時，用有機溶劑作為處理 流體L亦可，將能變成蝕刻反應物之粉末分散於流體中作 爲處理流體L亦可。不過，處理流體L係有壓縮性（膨脹 陸）且根據壓力和溫度而體積變化大者，因能得到高置 換率，故較佳。 再則，於用圖2之流程圖所說明之步驟s 1至步驟S4之反 複實施工序中，幾回之反複實施卫序之間隔，實施附加性 其他處理亦可。例如，根據實施特定次數之第1步驟s 1至 第4步驟S4之反複實施工序，隨蝕刻進行，於形成某種程 度尺寸之中空部時，實施蝕刻表面之疏水處理，此後再開 始步驟S1至步驟S4之反複實施工序亦可。藉由實施該等 疏水處理，一方面防止所形成某種程度尺寸之中空部之内 壁之黏附（sticking)，一方面能形成大空間或複雜構成之 中空部。且，於步驟81至步驟84之反複實施工序之間隔 所實施之付加處理，不限於該等疏水處理，依據蝕刻，附 加處理係於I露部分生成保護膜及改質膜之改質處理、及 反應生成物除去處理亦可。此時，其係利用第丨步驟W中 之減壓（或昇溫）條件之附加處理亦可。 再則，於步驟S1至步驟S4之反複實施工序中，藉由幾 回之反複實施工序，蝕刻除去作爲目的之犧牲層後，變更 於第3步驟S3中所供給之處理流體L，繼續實施钮刻其他 對象物之處理亦可。 [實施例1] 95901.doc -19- 200528588 如下形成被處理物。首先，於單晶矽所成之基板之表面 側形成1 膜厚之氧化矽膜作爲犧牲層，於該犧牲層 上形成多晶矽所成之構造體層。然後，於該構造體層，形 成開口 I 0.5 μιη之狹縫狀蝕刻開口，於該蝕刻開口之底部 暴露出犧牲層。 按如下之順序（參照圖2)，蝕刻除去該等構成之被處理 物之犧牲層。 首先’將被處理物置放固定於處理室内之平台上，將處 理至内減壓至1 kPa後，停止排氣並保持減壓狀態（第i步 驟 S1) 〇 其次，藉由向處理室内供給氟酸蒸氣和水蒸氣之混合氣 體作爲處理流體，昇高處理室内之壓力至丨〇〇 kPa。此 時’氟酸蒸氣與水蒸氣之比率爲常溫常壓下體積比(第 3步驟S3)。 然後’處理室内壓力昇高至1〇0 ，於該狀態保持2 分鐘以實施被處理物之蝕刻處理（第4步驟S4)。 此後，再之.以30秒左右之時間將處理室排氣，處理室内 減壓至1 kPa(第1步驟S1)。 處理室内被減壓至1 kPa後，不保持減壓狀態，直接供 給氟酸蒸氣與水蒸氣之混合氣體，處理室内之壓力約需丄〇 秒左右上昇至100 kPa(第3步驟S3)。 其次，如上述同樣地實施第4步驟S4，而且藉由反複實 施第1步驟S 1至第4步驟S4，實施1 〇次第4步驟S4。由此， 合計第4步驟S4，實施20分鐘蝕刻處理。 95901 .doc -20- 200528588 此後，處理室之室内減壓至1 kPa(第1步驟si)，藉由向 處理室内供給氮氣氣體，加壓處理室内至100 kPa左右（第 5步驟S5)。其次，反複實施處理室内之減壓（第7步驟S7) 及藉由向處理室内供給氮氣氣體之加壓（第5步驟S5)，將 處理流體、蒸發性反應生成物、及水分等由處理物表面去 除。然後’藉由向處理室内供給氮氣氣體，使處理室内返 回㊉壓（弟5步驟S 5)後’被處理物由處理室取出，處理終 止。 该結果’確認了於被處理物中由蚀刻開口於橫向進行32 之蝕刻’於該範圍，1 膜厚之氧化矽所成之犧牲層被 除去（圖3:參照實施例1)。 另一方面’作爲比較例，對同樣之被處理物，於第4步 驟S4之狀態實施保持2〇分鐘之蝕刻處理。該結果，確認了 由姓刻開口橫向餘刻僅進行約6 μιη，僅於該範圍，1 #111膜 厚之氧化矽所成之犧牲層被除去（圖3 :參照比較例）。由 此’確認了適用本發明之實施例1之蝕刻方法之效果。 [實施例2] _ 如下形成被處理物。首先，於單晶矽所成之基板之表面 側，形成平面形狀10〇㈣(短邊）X400 /xm(長邊）、深1 μιη 之凹部。其次，於該凹部内，將由使用四乙基原矽酸鹽 (TEOS ’ tetraethyl orthosilicate)氣體之化學蒸氣沈積法 CCVD’ Chemical Vapor Deposition)所形成之氧化矽膜作爲 犧牲層灌封。此後，於含有犧牲層之基板上形成多晶矽所 成之構造體層。然後，於該構造體上，沿凹部之短邊，形 95901.doc •21 - 200528588 成10/xm I之狹縫狀姓刻開口。於該姓刻開口之底部露出 犧牲層。 對该导被處理體’以與實施例1同樣之順序實施巍刻。 該結果，將平面形狀100 μηι(短邊）Χ4〇〇 μηι(長邊）、深1 _ 之凹部内之犧牲層全部除去，能形成同樣形狀之中空部。 [實施例3] 本實施例3中，使用由c〇2所成之超臨界流體所構成之 處理流體蝕刻與實施例2同樣之被處理物。 首先’置放固定被處理物於處理室内之平台上，密閉處 理室，藉由向處理室内供給c〇2及同時昇高溫度，將處理 至内之氣體環境加壓及昇溫至C〇2變爲超臨界流體之狀態 (3 1C、及7.38 MPa以上）。於此，溫度和壓力分別爲35。〇 及10 MPa。由此，處理室内成為c〇2超臨界流體氣體環 境。 一邊維持處理室内於固定之壓力及溫度，一邊於c〇2中 以重畺比5 %之比例混合氟酸蒸氣，而且向處理室内供給 添加有2%甲醇蒸氣之處理流體。由此，用處理流體置換 處理室内之C〇2。此時，一邊維持固定之壓力及溫度，一 邊藉由向處理室内供給處理流體，以維持處理室於匚〇2超 臨界流體氣體環境（第3步驟S3)。且，使用丙烯酸正丁酯 (biityrolactcme)及乙醇等替代曱醇，使用該等物質之混合 物亦可。 然後’由開始向處理室内供給處理流體3分鐘，於繼續 處理流體之供給下實施蝕刻處理（第4步驟34)。 95901.doc -22- 200528588 其次，以處理流體内之氟酸、及甲醇不分離之狀態，於 c〇2超臨界流體氣體環境被維持之範圍，將處理室内之壓 力減壓至7·5 MPa，同時，使溫度昇高至60°c (第1步驟 S1) 〇 此後，藉由向處理室内供給與上述同樣之處理流體，於 維持C〇2超臨界流體氣體環境之範圍再次於3yc加壓處理 室至10 MPa，實施3分鐘蝕刻處理（第3步驟S3及第4步驟 S4) 〇 以下，反複實施第1步驟S1至第4步驟S4，直至第4步驟 S4被反複實施20次。 此後，返回第1步驟S1，使處理室内減壓後，向被維持 於C〇2超臨界流體氣體環境之處理室内供給不含蝕刻反應 物之C〇2，排出處理流體中之無水氟酸及甲醇之成分（第$ 步驟S5)。其次，依然維持處理室内於臨界溫度以上，並 減壓，使C〇2變作氣體狀態後，使處理室内之溫度降低至 常溫附近，被處理物由處理室取出，處理終止。 該結果，平—面形狀100 μπι(短邊）x4〇〇 (長邊）、深^ 之凹部内之犧牲層被全部除去，能形成同樣之形狀之中空 部0 【圖式簡單說明】 圖1係實施方式之蝕刻方法中所用處理裝置之構造圖。 圖2係示意實施方式之蝕刻方法之流程圖。 圖3係示意實施例丨之效果與比較例之結果比較圖。 圖4係爲說明先前之蝕刻方法之剖面圖。 95901.doc -23- 200528588 圖5(a)、（b)、（c)係爲說明先前之蝕刻方法之課題之剖面 圖。 【主要元件符號說明】 1 基板 1 a 凹部 2 犧牲層 3 構造體層 3a 1虫刻開口 5 配線層 6 絕緣層 11 實施蝕刻之處理室 12 附有溫度調節功能之平台 13 溫度調節器 14 被處理物加熱燈 15 排氣管 16 處理流體供給管 16a 流量調節器 16b 溫度調節器 17 清洗氣體供給管 17a 流量調節器 18 氟酸蒸氣生成部 18a 貯存罐 18b 溫度調節器 19 水蒸氣生成部 95901.doc -24- 200528588 19a 19b a g! g2 L P S 51 52 53 54 55 56 57 貯存罐 溫度調節器 中空部 惰性氣體 清洗氣體 處理流體 排氣泵 被處理物 處理室減壓步驟 蝕刻處理是否終止之判斷步驟 向處理室11内供給處理流體L之步驟 蝕刻處理步驟 供給清洗氣體步驟 實施判斷循環清洗是否已終止之步驟 處理室内減壓步驟

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Claims (1)

1. 200528588 十、申請專利範圍： 1。 一種蝕刻方法，其特徵在於·· 反複實施第1工序，其係藉由暴露被處理物於含有蝕 刻反應物之處理流體甲來實施該被處理物之蝕刻處理 者；及 第2工序，其係使於上述被處理物附近之上述處理流 體之密度降低至比上述第1工序低者， 且，於上述第2工序後所實施之第丨工序中，對上述被 處理物所配置之處理氣氛新供給含有上述蝕刻反應物之 處理流體，同時，使該被處理物附近之該處理流體之密 度上昇至比第2工序高。 2·如請求们之钱刻方法，其中上述處理流體包含氣體或 超臨界流體， 且，於上述第2工序中，由降低上述被處理物所配置 之處理氣氛内之壓力至比上述第丨工序低，使上述處理 流體之密度降低。 3·如請求項1夂蝕刻方法，其中於上述第2工序中，由加熱 上述處理机體，使上述被處理物附近之該處理流體之密 度降低。 ' 95901.doc