本发明涉及氧化物半导体膜的蚀刻方法和等离子体处理装置。
背景技术：
专利文献1提出在蚀刻气源中使用氯气，对至少含有in、ga和zn的氧化物进行蚀刻的技术。此外，专利文献1提出只要是能够生成卤素的自由基和离子的源，也可以使用其他源的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-42067号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够在氧化物半导体膜的蚀刻中提高掩模选择比的技术。
用于解决技术问题的技术方案
依照本发明的一个方式，提供一种氧化物半导体膜的蚀刻方法，其包括：提供基片的工序，该基片在至少含有铟(in)、镓(ga)和锌(zn)的氧化物半导体膜上具有作为含硅膜的掩模；供给处理气体的工序，该处理气体包含含溴(br)气体和含碘(i)气体中的至少一者；以及用上述处理气体的等离子体对上述氧化物半导体膜进行蚀刻的工序。
发明效果
依照一个方面，能够在氧化物半导体膜的蚀刻中提高掩模选择比。
附图说明
图1是表示实施方式的等离子体处理装置的一个例子的截面示意图。
图2是表示实施方式的槽板的一个例子的俯视图。
图3是表示实施方式的igzo膜的蚀刻中的气体依赖性的图。
图4是表示实施方式的igzo膜的蚀刻中的气体依赖性的图。
图5是表示实施方式的igzo膜的蚀刻中的温度依赖性的图。
图6是表示实施方式的igzo膜的蚀刻中的温度依赖性的图。
图7是表示实施方式的气体添加的实验结果的一个例子的图。
图8是表示实施方式的气体添加和形状控制的一个例子的图。
图9是表示实施方式的igzo膜的蚀刻中的温度依赖性的图。
图10是表示实施方式的氧化物半导体膜的蚀刻方法的流程图。
附图标记说明
10等离子体处理装置
12腔室
14天线
18电介质窗
20载置台
20b静电吸盘
28微波发生器
40槽板
100硅氧化物膜
110igzo膜
w晶片。
具体实施方式
下面，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，对相同结构部分标注相同附图标记，有时省略重复的说明。
半导体器件的制造工艺中，伴随以进一步集成化为目的的微小化，人们要求高掩模选择比和蚀刻时的垂直形状。因此，将硅氧化物膜(sio2)作为硬掩模使用来对作为基底膜的氧化物半导体膜进行蚀刻时，适宜地选择掩模选择比良好且形成垂直形状的处理气体(蚀刻气体)是重要的。此外，掩模选择比表示氧化物半导体膜的蚀刻速率相对于硅氧化物膜的蚀刻速率之比。掩模选择比越高，与硅氧化物膜相比氧化物半导体膜被蚀刻的比例越高。
在下文中，对执行氧化物半导体膜的蚀刻方法的等离子体处理装置10的结构进行说明，然后对与氧化物半导体膜的蚀刻方法和处理气体的适宜性相关的实验结果进行说明。
[等离子体处理装置的结构]
图1是表示等离子体处理装置10的一个例子的截面图。本实施例的等离子体处理装置10是使用径向线缝隙天线(radiallineslotantenna)的微波等离子体处理装置，例如用于晶体管的形成。
等离子体处理装置10例如如图1所示，具有腔室12。腔室12规定用于收纳作为基片的一个例子的半导体晶片(以下，为“晶片w”。)的处理空间s。腔室12具有侧壁12a、底壁12b和顶壁12c。
侧壁12a具有在轴线x延伸的方向(以下，称为“轴线x方向”)上延伸的大致筒形形状。底壁12b设置于侧壁12a的下端侧。在底壁12b设置有排气用的排气口12h。侧壁12a的上端部开口。侧壁12a的上端部的开口由电介质窗18封闭。侧壁12a、底壁12b和顶壁12c由铝等金属形成，在其表面形成例如y2o3(氧化钇)的喷镀膜，实施了耐等离子体处理。电介质窗18被夹持在侧壁12a的上端部与顶壁12c之间。在电介质窗18与侧壁12a的上端部之间设有密封部件26。密封部件26例如为o形环，有助于腔室12的密闭。
等离子体处理装置10包括设置于腔室12内的载置台20。载置台20设置于电介质窗18的下方。载置台20具有基材20a和静电吸盘20b。静电吸盘20b设置于基材20a的上表面。
基材20a由铝等金属性的导电体的材料形成，支承于从底壁12b向垂直上方延伸的支承部46。在支承部46的外周设置有由导电性的材料形成的支承部48。支承部48沿支承部46的外周从腔室12的底壁12b向垂直上方延伸。在支承部48与侧壁12a之间，形成有环状的排气通路50。
在排气通路50的上部设置有环状的挡板52，该挡板52形成有多个贯通孔。排气通路50与提供排气口12h的排气管54连接。排气管54经压力调节器56a与排气装置56b连接。排气装置56b具有涡轮分子泵等的真空泵。压力调节器56a是对排气流量进行调节的阀，例如apc(autopressurecontroller：自动压力控制器)等，对排气装置56b的排气量进行调节而调节腔室12内的压力。利用压力调节器56a和排气装置56b，能够将腔室12内的处理空间s减压至所希望的真空度。此外，通过排气装置56b的工作，处理气体从载置台20的外周经排气通路50被排出。
基材20a也作为高频电极发挥作用。基材20a经匹配器60和供电棒62与rf偏置用的高频电源58连接。高频电源58对基材20a供给适用于对吸引到晶片w的离子的能量进行控制的、例如13.56mhz等的所希望频率的rf偏置功率。匹配器60在高频电源58侧的阻抗与负载侧的阻抗之间进行匹配，该负载侧主要为电极、等离子体、腔室12等。匹配器60包含用于生成自偏压的隔直电容器。
静电吸盘20b的上表面构成用于载置晶片w的载置区域。静电吸盘20b用静电吸附力保持晶片w。在静电吸盘20b的径向外侧设置有呈环状包围晶片w的周围的聚焦环f。静电吸盘20b具有由导电膜形成的电极20d和夹着电极20d的由电介质形成的绝缘层20e。电极20d经由开关66和配线68与电源64连接。静电吸盘20b利用由电源64施加的直流电压产生的库仑力，将晶片w吸附保持在其上表面。
在基材20a的内部设置有多个环状的致冷剂室20g。从冷却单元经配管70和72对致冷剂室20g循环供给所希望的温度的致冷剂，例如冷却水。静电吸盘20b上的晶片w的处理温度能够由致冷剂的温度控制。此外，从未图示的传热气体供给部供给来的例如he气体等的传热气体，经由气体供给管74被供给至静电吸盘20b的上表面与晶片w的背面之间。
等离子体处理装置10中，作为温度控制机构也可以具有加热器ht、hs、hcs和hes。加热器ht设置于顶壁12c内，以包围天线14的方式呈环状延伸。此外，加热器hs设置于侧壁12a内，呈环状延伸。加热器hs例如可以设置在与处理空间s的高度方向(即，轴线x方向)的中间对应的位置。加热器hcs设置于基材20a内。加热器hcs在基材20a内设置于上述载置区域的中央部分的下方，即与轴线x交叉的区域。此外，加热器hes设置于基材20a内，以包围加热器hcs的方式呈环状延伸。加热器hes设置于上述载置区域的外缘部分的下方。
等离子体处理装置10包括天线14、同轴波导管16、电介质窗18、微波发生器28、调谐器30、波导管32和模式变换器34。微波发生器28经由调谐器30、波导管32和模式变换器34与同轴波导管16的上部连接。微波发生器28产生例如2.45ghz等所希望频率的微波。同轴波导管16沿作为其中心轴线的轴线x延伸。同轴波导管16包含外侧导体16a和内侧导体16b。外侧导体16a具有在轴线x方向上延伸的筒形形状。外侧导体16a的下端与具有导电性的表面的冷却套36的上部电连接。内侧导体16b设置于外侧导体16a的内侧。内侧导体16b沿轴线x延伸。内侧导体16b的下端与天线14的槽板40连接。
天线14配置在形成于顶壁12c的开口内。天线14包含电介质板38和槽板40。电介质板38是用于使微波的波长缩短的部件，具有大致圆板形状。电介质板38例如由石英或氧化铝等形成。电介质板38被夹持在槽板40的上表面与冷却套36的下表面之间。天线14能够由电介质板38、槽板40和冷却套36(实质上是其下表面)构成。
槽板40是形成有多个槽配对的大致圆板形状的金属板。天线14例如为径向线缝隙天线。图2是表示槽板40的一个例子的俯视图。在槽板40，例如如图2所示，形成有多个槽配对40a。多个槽配对40a在径向上按所希望的间隔设置，此外，在周向上按所希望的间隔配置。多个槽配对40a的每一者包含二个槽孔40b和40c。槽孔40b和40c分别为细长的形状。槽孔40b和槽孔40c以长边方向的轴彼此交叉或正交的方式延伸。
返回图1继续进行说明。由微波发生器28产生的微波通过同轴波导管16传播到电介质板38，从槽板40的各槽孔40b和40c传播到电介质窗18而被导入腔室12内。
电介质窗18具有大致圆板形状，例如由石英或氧化铝等形成。电介质窗18设置于槽板40的正下方。电介质窗18使从天线14传播来的微波透射，从其下表面向处理空间s辐射。由此，在电介质窗18的正下方的处理空间s产生电场，产生处理空间s内的气体的等离子体。这样一来，利用等离子体处理装置10，不施加磁场而使用微波就能够产生等离子体。
本实施例中，在电介质窗18的下表面形成有凹部18a。凹部18a在轴线x的周围呈环状设置，具有锥形(taper)形状(逐渐变细的形状)。借助凹部18a，能够促进由从天线14向电介质窗18传播的微波产生的驻波。由此，能够在处理空间s内高效地生成基于微波的等离子体。
等离子体处理装置10包括中央供给部22、周边供给部24、分流器(flowsplitter)fs和气体供给源gs。中央供给部22包括配管22a和喷射器22b。配管22a在内侧导体16b的内部沿轴线x配置。配管22a的一端与分流器fs连接，另一端与喷射器22b连接。在喷射器22b形成有在轴线x方向上延伸的多个贯通孔。在电介质窗18，沿轴线x设置有收纳喷射器22b的空间和连接该空间与处理空间s的孔18h。中央供给部22使由分流器fs供给来的处理气体经由配管22a、喷射器22b的多个贯通孔和孔18h从处理空间s的上方沿轴线x供给到处理空间s内。
周边供给部24包含环状管24a和配管24b。环状管24a以在处理空间s的轴线x方向的中间位置将轴线x作为中心呈环状延伸的方式，设置于腔室12内。在环状管24a形成有向轴线x侧开口的多个气体喷射孔24h。多个气体喷射孔24h以轴线x为中心呈环状排列。环状管24a与配管24b的一端连接，配管24b的另一端与设置在腔室12的外部的分流器fs连接。周边供给部24将处理气体经由配管24b、环状管24a和气体喷射孔24h去往轴线x而供给到处理空间s内。
气体供给源gs经由分流器fs对中央供给部22和周边供给部24供给处理气体。气体供给源gs以所希望的流量对中央供给部22和周边供给部24供给所希望的处理气体。分流器fs使从气体供给源gs供给来的处理气体分支到中央供给部22和周边供给部24。依照这样的结构，在等离子体处理装置10中，能够在空间上控制从中央供给部22和周边供给部24供给到处理空间s的气体流量比等。此外，中央供给部22和周边供给部24也可以分别连接有单独的气体供给源gs。
此外，等离子体处理装置10包括控制部80。控制部80是通过执行从存储装置读出的程序来执行所希望的处理的计算机。控制部80通过对气体供给源gs输出控制信号，对向分流器fs供给的处理气体的种类和流量等进行控制。此外，控制部80通过对分流器fs输出控制信号，对向中央供给部22供给的处理气体的流量与向周边供给部24供给的处理气体的流量之比进行控制。此外，控制部80通过对微波发生器28、高频电源58和压力调节器56a输出控制信号，对微波功率、rf偏置功率和腔室12内的压力进行控制。
[气体依赖性]
对等离子体处理装置10提供晶片w并将其载置在载置台20，该晶片w在至少含有铟(in)、镓(ga)和锌(zn)的氧化物半导体膜上具有作为含硅膜的掩模。在以下的例子中，作为氧化物半导体膜，以igzo膜为例，作为含硅膜的掩模，以硅氧化物膜(sio2)为例，但并不限定于此。例如，氧化物半导体膜只要是含有in、ga、zn的氧化物半导体膜即可。此外，含硅膜只要含有si即可，例如也可以为硅氮化物膜。
<实施例1>
在实施例1中，进行了用于验证将硅氧化物膜作为硬掩模对作为基底膜的igzo膜进行蚀刻时的气体依赖性的实验。此时的工艺条件如下。
<工艺条件>
图3是表示将硅氧化物膜100作为掩模对igzo膜110进行了蚀刻时的各气体种类的实验结果的图。通过该蚀刻，形成了柱状的igzo膜110。不过，通过蚀刻生成的形状并不限定于柱状，也可以为孔状和线状等的凹部。
图3的(a)表示蚀刻前的初始状态。硅氧化物膜100作为硬掩模发挥作用。首先，对等离子体处理装置10供给溴化氢(hbr)气体，生成溴化氢气体的等离子体，利用溴化氢气体的等离子体蚀刻了igzo膜110。将其结果表示在图3的(b)中。利用溴化氢气体时，相对于硅氧化物膜100的掩模选择比良好，并且能够将igzo膜110加工成大致垂直的。
与此相对，图3的(c)表示供给氯(cl2)气，利用氯的等离子体蚀刻了igzo膜110的结果。利用氯气时，相对于硅氧化物膜100的掩模选择比不够，igzo膜110的蚀刻没有被促进，并且igzo膜110的侧壁形成了锥形形状。
此外，图3的(d)表示供给六氟化硫(sf6)气体，利用六氟化硫的等离子体蚀刻了igzo膜110的结果。利用六氟化硫气体时，仅硅氧化物膜100被蚀刻，igzo膜110没有被蚀刻。
根据以上可知，在将硅氧化物膜100作为掩模对igzo膜110进行蚀刻的情况下，并非只要是含卤素的气体就能够使用任意气体。即，如果为含溴气体的等离子体，则相对于硅氧化物膜100的掩模选择比良好，并且能够将igzo膜110加工成大致垂直的。另一方面，利用含氯气体、含氟气体时，掩模选择比不够，因此得到蚀刻形状变得不垂直，或者蚀刻没有进展的结果。
因此，优选处理气体为不包含含氯气体和含氟气体中的任一气体。处理气体也可以不为含溴气体而为含碘(i)气体，还可以包含含溴气体和含碘气体这两种气体。即，在实施方式的氧化物半导体膜的蚀刻方法中，处理气体是包含含溴气体和含碘气体中的至少一者的气体，利用处理气体的等离子体对igzo膜110进行蚀刻。
<实施例2>
在实施例2中，对基于溴化氢气体和氯气的igzo膜110的蚀刻，改变晶片温度进行了实验。此时的工艺条件如下。
<工艺条件>
图4是表示将硅氧化物膜100作为掩模对igzo膜110进行了时的溴化氢气体和氯气各自的温度依赖性的实验结果的图。
图4的(a)的横轴表示晶片温度，纵轴表示igzo膜110的蚀刻速率。图4的(b)的横轴表示晶片温度，纵轴表示硅氧化物膜100的硬掩模(hm)的蚀刻速率。图4的(c)的横轴表示晶片温度，纵轴表示掩模选择比。
实验的结果是，利用溴化氢气体(线a)时，与利用氯气(线b)时相比，igzo膜110的蚀刻速率高(图4的(a))，硅氧化物膜100的硬掩模的蚀刻速率低(图4的(b))。该结果是，在利用溴化氢气体时，与利用氯气时相比掩模选择比为1.5倍以上，特别是在150℃以下，为2倍以上。即，利用溴化氢气体时，能够在保留硬掩模的形状的状态下，几乎不使cd(criticaldimension：临界尺寸)变化地蚀刻igzo膜110。由此，能够确保蚀刻后的igzo膜110的垂直形状。另一方面，利用氯气时，掩模选择比小于“1”。即，利用氯气时，不能得到足够的掩模选择比，硅氧化物膜100的硬掩模的侧壁形成为锥形形状，由此igzo膜110的蚀刻形状形成为锥形形状。根据以上可知，通过在近年的纳米级的微小加工中使用含溴气体对氧化物半导体膜进行蚀刻，能够提高掩模选择比，其结果是，蚀刻形状也变得垂直，因此优选。
<实施例3>
在实施例3中，对基于溴化氢气体的igzo膜110的蚀刻，改变晶片温度进行了实验。此时的工艺条件如下。
<工艺条件>
图5和图6是表示将硅氧化物膜100作为硬掩模蚀刻了igzo膜110时的溴化氢气体的温度依赖性的实验结果的图。图5的(a)的横轴表示晶片温度，纵轴表示igzo膜110的蚀刻速率(线c)、硅氧化物膜100的硬掩模的蚀刻速率(线d)、掩模选择比(线e)。
实验的结果是，在晶片温度为80℃～200℃的范围，晶片温度越高，利用溴化氢气体的等离子体蚀刻时的igzo膜110的蚀刻速率(线c)越高。不过，在晶片温度小于80℃的范围，被蚀刻的igzo膜110的表面不平坦，产生了凹凸。将igzo膜110的蚀刻速率(线c)分为2个曲线，用实线表示igzo膜110的表面中最慢的蚀刻速率，用虚线表示最快的蚀刻速率。
根据以上可知，当晶片温度小于80℃时，蚀刻发生不均，因此优选晶片温度为80℃以上200℃以下。晶片温度在该范围内时，温度越高则掩模选择比越高。
图5的(b)的横轴表示晶片温度，纵轴用角度表示蚀刻形状。该角度如图6的(a)所示，是igzo膜110的侧壁与水平方向所成的角度θ的测量值。
角度θ在80°～100°的范围时，可以说igzo膜110的柱状大致垂直。因此，根据图5的(b)所示的角度θ(线f)，当晶片温度小于80℃时，可以说角度θ不垂直。从蚀刻形状的观点出发，也优选晶片温度为80℃以上200℃以下。
关于晶片温度，图6中，(a)表示80℃时，(b)表示100℃时，(c)表示150℃时，(d)表示200℃时，(e)表示250℃时，在上述工艺条件下进行了蚀刻后的igzo膜110和硅氧化物膜100的截面形状。
晶片温度在80℃～200°的范围时，igzo膜110的垂直形状在150℃～200°的范围虽然在侧壁产生中间变细的部分但在容许范围内。另一方面，在250℃的晶片温度下，在igzo膜110的侧壁出现了蚀刻时产生的与作为硅氧化物膜100的硬掩模的反应副产物(sio2)的残渣120。
根据以上的实验结果可知，如图5所示，当晶片温度小于80℃时，igzo膜110的蚀刻速度发生高低不均，在igzo膜110产生凹凸。并且，如图6所示，当晶片温度成为高于200°的温度时，由于存在侧壁的中间变细部分而cd值的变化处于不能容许的范围，或者在igzo膜110的侧壁附着反应副产物。根据以上所述，晶片温度优选控制为80℃以上200℃以下。
<实施例4>
已知在实施例3的实验中，优选将晶片温度控制为80℃以上200℃以下，但当晶片温度成为150℃以上时，igzo膜110的侧壁成为中间变细的状态。因此，寻求实现无中间变细部分的垂直形状的加工方法。
于是，在实施例4的实验中，为了从igzo膜110的侧壁的中间变细的形状制成无中间变细部分的垂直形状，在处理气体中添加含氧气体，进行了侧壁形状的控制。添加的含氧气体只要为co、co2、o2、o3、cos和h2o中的至少任一气体即可。在实施例4的实验中，作为添加的含氧气体，使用了氧(o2)气和一氧化碳(co)气体。此时的工艺条件如下。
<工艺条件>
图7表示进行了在溴化氢气体中添加作为添加气体的氧气或一氧化碳气体来蚀刻igzo膜110的实验的结果。
图7(a)的横轴表示添加气体的流量，纵轴表示igzo膜110的蚀刻速率。图7的(b)的横轴表示添加气体的流量，纵轴表示掩模选择比。图7的(c)的横轴表示添加气体的流量，纵轴表示igzo膜110的侧壁的角度θ。
将用在溴化氢气体中添加了氧气得到的处理气体进行了蚀刻后的igzo膜110表示为图7的(a)～(c)的线g。将供给了溴化氢气体和一氧化碳气体的情况下的蚀刻后的igzo膜110表示为图7的(a)～(c)的线h。
据此，关于图7的(b)所示的掩模选择比和图7的(c)所示的igzo膜110的侧壁的角度θ，表示在溴化氢气体中添加了氧气的情况的线g，取得优于表示在溴化氢气体中添加了一氧化碳气体的情况的线h的结果。
其中，表示在溴化氢气体中添加了氧气的情况的线g中，在图7的(a)的p的条件下，igzo膜110出现了表面粗糙。因此，关于表面粗糙，在溴化氢气体中添加一氧化碳气体的方式取得优于在溴化氢气体中添加氧气的结果。
图8是表示一氧化碳气体的气体添加和igzo膜110的形状控制的一个例子的图。图8的(a)表示在溴化氢气体中没有添加一氧化碳气体的情况下的硅氧化物膜100和igzo膜110的截面形状。
图8的(b)表示以一氧化碳气体按流量比为溴化氢气体的1/100的方式在溴化氢气体中添加了一氧化碳气体的情况下的硅氧化物膜100和igzo膜110的截面形状。
图8的(c)表示以一氧化碳气体按流量比为溴化氢气体的3/100的方式在溴化氢气体中添加了一氧化碳气体的情况下的硅氧化物膜100和igzo膜110的截面形状。
图8的(d)表示以一氧化碳气体按流量比为溴化氢气体的1/10的方式在溴化氢气体中添加了一氧化碳气体的情况下的硅氧化物膜100和igzo膜110的截面形状。
据此可知，通过在溴化氢气体中添加一氧化碳气体，能够使igzo膜110的侧壁的形状控制接近大致垂直或垂直。此外，在溴化氢气体中添加氧气的情况下，也能够使igzo膜110的侧壁的形状控制接近大致垂直或垂直(参照图7的(c))。
另外，没有进行在溴化氢气体中添加水(h2o)的实验。当在溴化氢气体中添加水(h2o)时，由于还原反应，有可能在igzo膜110的侧壁造成因还原导致的损伤。因此，在溴化氢气体中添加含氧气体的情况下，与添加水(h2o)相比，优选添加co、co2、o2、o3或cos。
<实施例5>
已知在实施例3的实验中，当晶片温度小于80℃时，igzo膜110的蚀刻速度产生高低差，igzo膜110产生凹凸，但在实施例5中，进行了在实施例3的实验中的igzo膜蚀刻前，增加bt(breakthrough(贯穿))蚀刻的实验。此时的工艺条件如下。
<工艺条件>
·bt蚀刻
·igzo膜蚀刻
图9是表示bt蚀刻和igzo膜蚀刻中的温度依赖性的实验结果的图。图9的(a)的横轴表示晶片温度，纵轴表示igzo膜110的蚀刻速率(线i)、硅氧化物膜100的硬掩模的蚀刻速率(线j)、掩模选择比(线k)。图9的(b)的横轴表示晶片温度，纵轴用角度表示蚀刻形状。
实验的结果与实施例3的实验同样，晶片温度越低，igzo膜110的蚀刻速率(线i)越低，而且，在更低温侧，被蚀刻的igzo膜110的表面变得不平坦，产生了凹凸。但是，与实施例3的实验不同，当晶片温度小于60℃的范围产生凹凸，因此对温度的裕度变宽。
与igzo膜蚀刻的工艺条件相比，在bt蚀刻的蚀刻条件下，微波功率低。因此，在bt蚀刻的工序中，与igzo膜蚀刻的工序相比较，生成的等离子体密度减少，作为其相互作用，吸引到晶片w的离子的能量增加。此外，在图3的(a)中所示的蚀刻前的初始状态，igzo膜110的表面的一部分由于通过蚀刻加工形成作为硬掩模的硅氧化物膜110时的残渣物、igzo膜110的氟化以及因大气暴露等导致的igzo膜110的再结晶化或氧化，在igzo膜110的表面的一部分形成变性层，这成为低温条件下的凹凸的原因。通过在igzo膜蚀刻前插入bt蚀刻，吸引到晶片w的离子的能量增加，通过更强的物理溅射效应，能够去除在上述初始状态下形成的变性层。由此，在实施例5中，igzo膜蚀刻中的凹凸产生被改善，当晶片温度为60℃以上时，在igzo膜110的表面不会产生凹凸。
此外，根据在图9的(b)所示的角度θ(线l)，在60℃以上的温度下igzo膜的蚀刻形状为大致90°，即使晶片温度为60℃角度θ也在80°～100°的范围，因此可以说igzo膜110的柱状大致垂直。
不过，与实施例3的实验的结果相比，igzo膜110的蚀刻速率(线i)减少，硅氧化物膜100的硬掩模的蚀刻速率(线j)增加。此外，掩模选择比(线k)减少，均为变差的趋势。如果能够容许这些趋势，则由于插入bt蚀刻步骤，igzo膜蚀刻的晶片温度优选控制为60℃以上200℃以下。
另外，在实施例5中，作为bt蚀刻使用低微波功率，但如果能够得到由吸引到晶片w的离子能量的增加带来的物理溅射效应，则并不限定于此，例如可以提高rf偏置功率，也可以在气体种类中添加氩等的稀有气体，或者代替hbr而仅用稀有气体。
此外，在bt蚀刻的工艺条件中包含hbr气体的情况下，igzo膜110的蚀刻也被促进，因此bt蚀刻能够视为igzo膜蚀刻的一部分。
此外，可知在蚀刻前的初始状态下，如果没有在igzo膜110的表面的一部分形成变性层，则不需要bt蚀刻，在此情况下，晶片温度只要为60℃以上，不产生凹凸就能够得到大致垂直的igzo膜110的柱状。
[氧化物半导体膜的蚀刻方法]
最后，作为氧化物半导体膜的蚀刻方法的一个例子，参照图10，对实施方式的氧化物半导体膜的蚀刻方法进行说明。图10是表示实施方式的氧化物半导体膜的蚀刻方法的流程图。此处，图10的蚀刻方法举出由图1的等离子体处理装置的控制部80执行的例子进行说明。
当本处理开始时，控制部80将具有氧化物半导体膜和其上具有作为掩模的含硅膜的晶片w载置到载置台20，提供晶片w(步骤s1)。接着，控制部80供给包含含溴气体和含碘气体中的至少一者的处理气体(步骤s2)。接着，控制部80施加微波功率(步骤s3)。此时，控制部80也可以施加rf偏置功率。
接着，控制部80生成处理气体的等离子体，利用该等离子体蚀刻氧化物半导体膜(步骤s4)。接着，控制部80在蚀刻完成时，停止供给处理气体(步骤s5)。接着，控制部80供给含氧气体(步骤s6)。接着，控制部80通过用氧气的等离子体对晶片w表面进行修整，来减少在后续工序中可能成为腐蚀的原因的残留溴(步骤s7)。接着，控制部80用纯水对晶片w进行清洗(湿处理)，去除附着于晶片w的水溶性的残留溴化物(步骤s8)，结束本处理。
依照以上说明的氧化物半导体膜的蚀刻方法，在氧化物半导体膜的蚀刻中能够提高掩模选择比。由此，掩模能够维持垂直形状，因此能够使氧化物半导体膜的蚀刻形状形成为垂直的。
此外，通过在包含含溴气体和含碘气体中的至少一者的处理气体中添加含氧气体，能够消除根据晶片温度而产生的氧化物半导体膜的侧壁的中间变细部分，将氧化物半导体膜的形状控制为大致垂直的。
而且，在处理气体中使用溴化氢气体，因此当进行了蚀刻后将晶片w暴露于大气中时，由于溴化氢是腐蚀性的，因此溴和氧化物半导体膜的成分的混合物与大气中包含的水分的反应，由此在氧化物半导体膜发生腐蚀。因而，为了防止氧化物半导体膜的腐蚀，在上述蚀刻的后续工序，用纯水对氧化物半导体膜进行湿处理。由此，能够将氧化物半导体膜的蚀刻的表面维持为良好的状态。
应当认为，此次公开的实施方式的氧化物半导体膜的蚀刻方法和等离子体处理装置以及程序在所有方面均是例示，而并非限定性的。上述的实施方式能够不脱离权利要求的范围及其主旨地以各种方式进行变形和改良。上述多个实施方式中记载的事项在不矛盾的范围内也能够采用其他方案，此外，在不矛盾的范围内能够进行组合。
本发明的等离子体处理装置在原子层沉积(atomiclayerdeposition(ald))装置、电容耦合等离子体(capacitivelycoupledplasma(ccp))、电感耦合等离子体(inductivelycoupledplasma(icp))、径向线缝隙天线(radiallineslotantenna(rlsa))、电子回旋共振等离子体(electroncyclotronresonanceplasma(ecr))、螺旋波等离子体(heliconwaveplasma(hwp))中的任一类型的装置中都能够应用。
本发明的等离子体处理装置中使用的氧化物半导体膜的蚀刻方法，例如能够在后段的制造工序中，在通过形成有源层中使用氧化物半导体膜的晶体管来实现半导体芯片的性能提高的情况下使用。在后段的制造工序中，为了不使前段中形成的晶体管的特性劣化，需要在400℃以下形成配线层和晶体管的有源层。由于该限制，现有技术中，没有实现由后段的晶体管形成引起的半导体芯片的性能提高。氧化物半导体膜能够在400℃以下形成配线层，而且，与同样地能够在400℃以下形成的非晶硅膜相比较电特性优异。为了实现由后段的晶体管形成引起的性能提高，除了氧化膜半导体的成膜技术之外，要求对其进行微小加工的技术。本发明的蚀刻方法是为了应对该需求而开发的。不过，蚀刻方法并不限定于此，也能够用于dram、fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程逻辑门阵列)的制造工序等各种用途。
1.一种氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于，包括：
提供基片的工序，该基片在至少含有铟(in)、镓(ga)和锌(zn)的氧化物半导体膜上具有作为含硅膜的掩模；
供给处理气体的工序，该处理气体包含含溴(br)气体和含碘(i)气体中的至少一者；以及
用所述处理气体的等离子体对所述氧化物半导体膜进行蚀刻的工序。
2.如权利要求1所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于：
所述处理气体不包含含氯气体和含氟气体中的任一者。
3.如权利要求1或2所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于：
包括将所述基片的温度控制在60℃～200℃的范围的工序。
4.如权利要求3所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于：
包括将所述基片的温度控制在80℃～200℃的范围的工序。
5.如权利要求1～4中任一项所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于：
在所述处理气体中添加含氧气体。
6.如权利要求5所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于：
添加的所述含氧气体为co气体、co2气体、o2气体、o3气体、cos气体和h2o气体中的至少任一者。
7.如权利要求1～6中任一项所述的氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于，包括：
用氧气的等离子体对蚀刻后的所述氧化物半导体膜进行修整的工序；和
用纯水对修整后的所述氧化物半导体膜进行清洗的工序。
8.一种等离子体处理装置，其特征在于：
包括在腔室内载置基片的载置台、对所述腔室内供给气体的气源和控制部，
所述控制部能够进行如下处理：
提供基片，该基片在至少含有铟(in)、镓(ga)和锌(zn)的氧化物半导体膜上具有作为含硅膜的掩模，
从所述气源供给包含含溴(br)气体和含碘(i)气体中的至少一者的处理气体，
用所述处理气体的等离子体对所述氧化物半导体膜进行蚀刻。
技术总结