JP2001015488A - ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法 - Google Patents
ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法Info
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- JP2001015488A JP2001015488A JP11186741A JP18674199A JP2001015488A JP 2001015488 A JP2001015488 A JP 2001015488A JP 11186741 A JP11186741 A JP 11186741A JP 18674199 A JP18674199 A JP 18674199A JP 2001015488 A JP2001015488 A JP 2001015488A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れたエッチング特性が得られ、さらに大気
中に放出されても環境への影響が極めて小さいドライエ
ッチング用ガス等を提供する 【解決手段】 パターニングされたレジスト膜をマスク
として被エッチング体をドライエッチングする際に用い
られるドライエッチング用ガスであって、前記ドライエ
ッチング用ガスはＣ／Ｆ値（フッ素化合物中のＣ元素と
Ｆ元素との原子数の比）が０．５より大きいフッ素化合
物を含むことを特徴とするドライエッチング用ガス。
中に放出されても環境への影響が極めて小さいドライエ
ッチング用ガス等を提供する 【解決手段】 パターニングされたレジスト膜をマスク
として被エッチング体をドライエッチングする際に用い
られるドライエッチング用ガスであって、前記ドライエ
ッチング用ガスはＣ／Ｆ値（フッ素化合物中のＣ元素と
Ｆ元素との原子数の比）が０．５より大きいフッ素化合
物を含むことを特徴とするドライエッチング用ガス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体プロセス等の
微細加工分野に適用されるドライエッチング用ガス、お
よびかかるドライエッチング用ガスを用いた半導体デバ
イスの加工方法等に関する。
微細加工分野に適用されるドライエッチング用ガス、お
よびかかるドライエッチング用ガスを用いた半導体デバ
イスの加工方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造において、ドライ
エッチング技術は、微細パターンの形成を可能とし、ウ
エットエッチングに代わって超ＬＳＩなどの製造に使用
されている。
エッチング技術は、微細パターンの形成を可能とし、ウ
エットエッチングに代わって超ＬＳＩなどの製造に使用
されている。
【０００３】なかでも半導体デバイス材料であるシリコ
ン酸化膜に代表されるケイ素化合物にドライエッチング
を施す際には、レジストに対するシリコン酸化膜のエッ
チング速度比を大きくすることができるＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ
6等のフッ素化合物が用いられてきた。ところが、これ
らのフッ素化合物はいずれも大気中寿命が極めて長く、
さらに地球温暖化係数が大きいため、大気中に放出され
た場合、環境に対する重大な影響が懸念されるものであ
った。
ン酸化膜に代表されるケイ素化合物にドライエッチング
を施す際には、レジストに対するシリコン酸化膜のエッ
チング速度比を大きくすることができるＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ
6等のフッ素化合物が用いられてきた。ところが、これ
らのフッ素化合物はいずれも大気中寿命が極めて長く、
さらに地球温暖化係数が大きいため、大気中に放出され
た場合、環境に対する重大な影響が懸念されるものであ
った。
【０００４】そこで、大気中寿命が上記フッ素化合物よ
りも短いＣＦ3ＣＨＦＯＣＦ3等のハイドロフルオロエー
テルをドライエッチング用ガスとして用いることが提案
されている（特開平１０−１４０１５１号公報）。
りも短いＣＦ3ＣＨＦＯＣＦ3等のハイドロフルオロエー
テルをドライエッチング用ガスとして用いることが提案
されている（特開平１０−１４０１５１号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ハ
イドロフルオロエーテルの大気中寿命は、およそ１．３
〜２０年であり、環境への影響を考慮するとさらに寿命
年数の短いものが望まれるとともに、エッチング特性の
さらなる向上が望まれている。
イドロフルオロエーテルの大気中寿命は、およそ１．３
〜２０年であり、環境への影響を考慮するとさらに寿命
年数の短いものが望まれるとともに、エッチング特性の
さらなる向上が望まれている。
【０００６】本発明の目的は、優れたエッチング特性が
得られ、さらに大気中に放出されても環境への影響が極
めて小さいドライエッチング用ガスおよびかかるドライ
エッチング用ガスを用いた半導体デバイスの加工方法を
提供することにある。
得られ、さらに大気中に放出されても環境への影響が極
めて小さいドライエッチング用ガスおよびかかるドライ
エッチング用ガスを用いた半導体デバイスの加工方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は以下の構成を有する。
本発明は以下の構成を有する。
【０００８】（構成１）パターニングされたレジスト膜
をマスクとして被エッチング体をドライエッチングする
際に用いられるドライエッチング用ガスであって、前記
ドライエッチング用ガスはＣ／Ｆ値（フッ素化合物中の
Ｃ元素とＦ元素との原子数の比）が０．５より大きいフ
ッ素化合物を含むことを特徴とするドライエッチング用
ガス。
をマスクとして被エッチング体をドライエッチングする
際に用いられるドライエッチング用ガスであって、前記
ドライエッチング用ガスはＣ／Ｆ値（フッ素化合物中の
Ｃ元素とＦ元素との原子数の比）が０．５より大きいフ
ッ素化合物を含むことを特徴とするドライエッチング用
ガス。
【０００９】（構成２）前記フッ素化合物は、フッ素お
よび炭素からなることを特徴とする構成１に記載のドラ
イエッチング用ガス。
よび炭素からなることを特徴とする構成１に記載のドラ
イエッチング用ガス。
【００１０】（構成３）前記フッ素化合物は、下記一般
式（Ｉ）で表されることを特徴とする構成１または２に
記載のドライエッチング用ガス。 ＣｎＦｍ…（Ｉ） （式（Ｉ）中、ｎ、ｍはそれぞれ、３≦ｎ≦６、４≦ｍ
≦１１であって、ｎ／ｍ＞０．５を満たす）
式（Ｉ）で表されることを特徴とする構成１または２に
記載のドライエッチング用ガス。 ＣｎＦｍ…（Ｉ） （式（Ｉ）中、ｎ、ｍはそれぞれ、３≦ｎ≦６、４≦ｍ
≦１１であって、ｎ／ｍ＞０．５を満たす）
【００１１】（構成４）前記フッ素化合物は、環状骨格
を有することを特徴とする構成１ないし３のいずれかに
記載のドライエッチング用ガス。
を有することを特徴とする構成１ないし３のいずれかに
記載のドライエッチング用ガス。
【００１２】（構成５）前記フッ素化合物の大気中寿命
が１．２年未満であることを特徴とする構成１ないし４
のいずれかに記載のドライエッチング用ガス。
が１．２年未満であることを特徴とする構成１ないし４
のいずれかに記載のドライエッチング用ガス。
【００１３】（構成６）前記フッ素化合物は、Ｃ5Ｆ8で
あることを特徴とする構成１ないし５のいずれかに記載
のドライエッチング用ガス。
あることを特徴とする構成１ないし５のいずれかに記載
のドライエッチング用ガス。
【００１４】（構成７）前記ドライエッチング用ガスは
ガス解離促進材を含むことを特徴とする構成１ないし６
のいずれかに記載のドライエッチング用ガス。
ガス解離促進材を含むことを特徴とする構成１ないし６
のいずれかに記載のドライエッチング用ガス。
【００１５】（構成８）前記ガス解離促進材は、主とし
て不活性ガスを含むものであることを特徴とする構成７
に記載のドライエッチング用ガス。
て不活性ガスを含むものであることを特徴とする構成７
に記載のドライエッチング用ガス。
【００１６】（構成９）前記フッ素化合物と前記不活性
ガスとの混合比は１：１０〜１：５０であることを特徴
とする構成８に記載のドライエッチング用ガス。
ガスとの混合比は１：１０〜１：５０であることを特徴
とする構成８に記載のドライエッチング用ガス。
【００１７】（構成１０）構成１ないし構成９のいずれ
かに記載のドライエッチング用ガスを用いてドライエッ
チングを行う工程を有することを特徴とする半導体デバ
イスの加工方法。
かに記載のドライエッチング用ガスを用いてドライエッ
チングを行う工程を有することを特徴とする半導体デバ
イスの加工方法。
【００１８】（構成１１）前記ドライエッチング工程は
０．１〜１０Ｐａのガス圧下で行われることを特徴とす
る構成１０記載の半導体デバイスの加工方法。
０．１〜１０Ｐａのガス圧下で行われることを特徴とす
る構成１０記載の半導体デバイスの加工方法。
【００１９】（構成１２）前記ドライエッチング工程に
より誘電体材料をエッチングすることを特徴とする構成
１０または１１に記載の半導体デバイスの加工方法。
より誘電体材料をエッチングすることを特徴とする構成
１０または１１に記載の半導体デバイスの加工方法。
【００２０】（構成１３）前記誘電体材料は、ケイ素化
合物を主成分とする材料であることを特徴とする構成１
２に記載の半導体デバイスの加工方法。
合物を主成分とする材料であることを特徴とする構成１
２に記載の半導体デバイスの加工方法。
【００２１】（構成１４）前記ドライエッチング用ガス
を用いた灰化処理によるレジスト剥離工程を含むことを
特徴とする構成１０ないし１３のいずれかに記載の半導
体デバイスの加工方法。
を用いた灰化処理によるレジスト剥離工程を含むことを
特徴とする構成１０ないし１３のいずれかに記載の半導
体デバイスの加工方法。
【００２２】（構成１５）構成１ないし構成９のいずれ
かに記載のドライエッチング用ガスを用いて、被処理体
のドライエッチング処理または灰化処理を行う工程を有
することを特徴とする処理方法。
かに記載のドライエッチング用ガスを用いて、被処理体
のドライエッチング処理または灰化処理を行う工程を有
することを特徴とする処理方法。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明のドライエッチング用ガス
は、Ｃ／Ｆ値が０．５より大きいフッ素化合物を含むも
のであることを特徴とする。ドライエッチング用ガスに
含まれるフッ素化合物のＣ／Ｆ値は、化合物中のＣ元素
とＦ元素との原子数の比を意味する。フッ素化合物のＣ
／Ｆ値を０．５より大きくすることによりエッチングレ
ートの向上を図ることができる。
は、Ｃ／Ｆ値が０．５より大きいフッ素化合物を含むも
のであることを特徴とする。ドライエッチング用ガスに
含まれるフッ素化合物のＣ／Ｆ値は、化合物中のＣ元素
とＦ元素との原子数の比を意味する。フッ素化合物のＣ
／Ｆ値を０．５より大きくすることによりエッチングレ
ートの向上を図ることができる。
【００２４】本発明のフッ素化合物は、フッ素および炭
素のみからなることが好ましい。このようなフッ素化合
物は、プラズマ中で解離させたとき、Ｆ*ラジカルによ
る化学的なシリコン除去過程と、ＣＦx +等のイオンの衝
突エネルギーによる物理的なシリコンの除去過程とを並
行して起こし、速やかにエッチングを進行させることが
できる。従来、ドライエッチング用ガス成分として、フ
ッ素および炭素の他に水素や酸素を含むフッ素合物が種
々提案されている。ところが、水素や酸素を含むフッ素
合物が例えば直鎖状構造の場合、Ｆ*ラジカル等、単原
子レベルまで解離が容易に進行し、エッチング制御性が
十分に得られない場合がある。また、フッ素化合物中に
水素や酸素が存在することにより、水素による堆積過程
と酸素によるエッチング過程との競合により、実用的な
速度でエッチングを進行させることが困難であった。さ
らに、フッ素化合物中に水素が存在すると、解離により
ＣＦx系ポリマーが生成し易く、このＣＦx系ポリマーは
レジスト膜上のみならず被エッチング材料であるＳｉＯ
2上にも堆積しエッチング選択比およびエッチング速度
を低下させてしまう傾向がある。また、フッ素化合物中
に酸素が存在すると、レジスト膜中の炭素とフッ素化合
物中の酸素とによりＣＯ結合が生じ、被エッチング材料
中のＳｉ成分とＯとの結合と拮抗し、エッチング速度を
低下させてしまう場合がある。
素のみからなることが好ましい。このようなフッ素化合
物は、プラズマ中で解離させたとき、Ｆ*ラジカルによ
る化学的なシリコン除去過程と、ＣＦx +等のイオンの衝
突エネルギーによる物理的なシリコンの除去過程とを並
行して起こし、速やかにエッチングを進行させることが
できる。従来、ドライエッチング用ガス成分として、フ
ッ素および炭素の他に水素や酸素を含むフッ素合物が種
々提案されている。ところが、水素や酸素を含むフッ素
合物が例えば直鎖状構造の場合、Ｆ*ラジカル等、単原
子レベルまで解離が容易に進行し、エッチング制御性が
十分に得られない場合がある。また、フッ素化合物中に
水素や酸素が存在することにより、水素による堆積過程
と酸素によるエッチング過程との競合により、実用的な
速度でエッチングを進行させることが困難であった。さ
らに、フッ素化合物中に水素が存在すると、解離により
ＣＦx系ポリマーが生成し易く、このＣＦx系ポリマーは
レジスト膜上のみならず被エッチング材料であるＳｉＯ
2上にも堆積しエッチング選択比およびエッチング速度
を低下させてしまう傾向がある。また、フッ素化合物中
に酸素が存在すると、レジスト膜中の炭素とフッ素化合
物中の酸素とによりＣＯ結合が生じ、被エッチング材料
中のＳｉ成分とＯとの結合と拮抗し、エッチング速度を
低下させてしまう場合がある。
【００２５】フッ素化合物中に水素や酸素が存在するこ
とによる上記不都合に対し、フッ素化合物中の炭素成分
はＳｉＯ2の酸素と結合し、ＣＯxを生成する。また、そ
の結果、活性化されたＳｉ成分がフッ素成分と結合して
除去される。一方、レジスト膜は酸素を含有しないた
め、ＣＦy（ｙ＝１、２、３…）等の化学種がレジスト
膜上に堆積し易く、エッチング抑制が可能となる。これ
により、ＳｉＯ2とレジストとのエッチング選択比が良
好に得られる。したがって、本発明のようにフッ素およ
び炭素のみからなるフッ素化合物とすることにより、Ｃ
Ｆy等の化学種を容易に生じさせることができ、エッチ
ング選択比の向上を図り、またＣ／Ｆ値が大きいことに
よりエッチングレートの向上を図ることができる。詳し
くは、Ｃ比が高いことにより、Ｃ成分によるＳｉ−Ｏ結
合の解離を進行しやすく、結果的にＳｉ−Ｏ成分のエッ
チングレートを向上できる。
とによる上記不都合に対し、フッ素化合物中の炭素成分
はＳｉＯ2の酸素と結合し、ＣＯxを生成する。また、そ
の結果、活性化されたＳｉ成分がフッ素成分と結合して
除去される。一方、レジスト膜は酸素を含有しないた
め、ＣＦy（ｙ＝１、２、３…）等の化学種がレジスト
膜上に堆積し易く、エッチング抑制が可能となる。これ
により、ＳｉＯ2とレジストとのエッチング選択比が良
好に得られる。したがって、本発明のようにフッ素およ
び炭素のみからなるフッ素化合物とすることにより、Ｃ
Ｆy等の化学種を容易に生じさせることができ、エッチ
ング選択比の向上を図り、またＣ／Ｆ値が大きいことに
よりエッチングレートの向上を図ることができる。詳し
くは、Ｃ比が高いことにより、Ｃ成分によるＳｉ−Ｏ結
合の解離を進行しやすく、結果的にＳｉ−Ｏ成分のエッ
チングレートを向上できる。
【００２６】本発明のドライエッチング用ガスに用いら
れるフッ素化合物としては、下記式（Ｉ）で表されるも
のが好ましく用いられる。 ＣｎＦｍ…（Ｉ） （式（Ｉ）中、ｎ、ｍはそれぞれ、３≦ｎ≦６、４≦ｍ
≦１１であって、ｎ／ｍ＞０．５を満たす） このような化合物はドライエッチングに適した沸点を有
し取扱性に優れるとともに、大きなドライエッチングレ
ートを得ることができる。
れるフッ素化合物としては、下記式（Ｉ）で表されるも
のが好ましく用いられる。 ＣｎＦｍ…（Ｉ） （式（Ｉ）中、ｎ、ｍはそれぞれ、３≦ｎ≦６、４≦ｍ
≦１１であって、ｎ／ｍ＞０．５を満たす） このような化合物はドライエッチングに適した沸点を有
し取扱性に優れるとともに、大きなドライエッチングレ
ートを得ることができる。
【００２７】また、フッ素化合物は環状骨格を有するも
のが好ましい。環状骨格を有する場合、同じ炭素数の直
鎖状フッ素化合物に比較してＣ／Ｆ値をより大きくする
ことができる。また、解離によってＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3
等のＣＦy化学種（ラジカル種、イオン種）を生成し易
いため、エッチングレートおよびエッチング選択比に優
れたエッチングを行うことができる。
のが好ましい。環状骨格を有する場合、同じ炭素数の直
鎖状フッ素化合物に比較してＣ／Ｆ値をより大きくする
ことができる。また、解離によってＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3
等のＣＦy化学種（ラジカル種、イオン種）を生成し易
いため、エッチングレートおよびエッチング選択比に優
れたエッチングを行うことができる。
【００２８】さらに、フッ素化合物としては、大気中寿
命が１．２年末満であるものが好ましく、１．０年末満
のものがさらに好ましい。大気中寿命が１．２年未満の
フッ素化合物を用いることにより、地球温暖化等の環境
への影響を大きく低減させることができる。なお、本発
明で用いるオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）等
のフッ素化合物の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は９０であ
り、二酸化炭素を１としたときの相対値である。また、
本発明で用いるオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ
5Ｆ8）等のフッ素化合物のオゾン破壊係数（ＯＤＰ）は
ゼロである。これは、本発明で用いるフッ素化合物は、
分解しやすいためオゾン層に達して分解するまで寿命が
もたない（オゾン層に達する前に分解してしまう）こと
が主な理由と考えられる。
命が１．２年末満であるものが好ましく、１．０年末満
のものがさらに好ましい。大気中寿命が１．２年未満の
フッ素化合物を用いることにより、地球温暖化等の環境
への影響を大きく低減させることができる。なお、本発
明で用いるオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）等
のフッ素化合物の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は９０であ
り、二酸化炭素を１としたときの相対値である。また、
本発明で用いるオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ
5Ｆ8）等のフッ素化合物のオゾン破壊係数（ＯＤＰ）は
ゼロである。これは、本発明で用いるフッ素化合物は、
分解しやすいためオゾン層に達して分解するまで寿命が
もたない（オゾン層に達する前に分解してしまう）こと
が主な理由と考えられる。
【００２９】以上のような条件を満たすフッ素化合物の
具体例としては種々の化合物を挙げることができるが、
なかでもオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）が好
ましい。Ｃ5Ｆ8は、エッチングレートが大きく、特にシ
リコン酸化物に対する優れたエッチング選択比を得るこ
とができる。しかも大気中寿命が０．９年であって環境
への影響が非常に小さい。
具体例としては種々の化合物を挙げることができるが、
なかでもオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）が好
ましい。Ｃ5Ｆ8は、エッチングレートが大きく、特にシ
リコン酸化物に対する優れたエッチング選択比を得るこ
とができる。しかも大気中寿命が０．９年であって環境
への影響が非常に小さい。
【００３０】本発明のドライエッチング用ガスは、ガス
解離促進材を混合して用いられることが好ましい。これ
によりフッ素化合物の解離反応が促進され、Ｆ*ラジカ
ルやＲ−Ｆ*ラジカル（Ｒはアルキル基等）を容易に生
成する。また、主なエッチング形態であるイオンアシス
ト効果がより一層高められ、エッチング効率が向上す
る。ガス解離促進材は、フッ素化合物の解離を促進可能
なものであれば特に限定されないが、例えばＡｒ、Ｈ
ｅ、Ｘｅ等の不活性ガスあるいはこれらの混合ガス等を
主として含むものを用いることができる。これにより、
Ｆ*ラジカル等による反応がＡｒ+等のイオンの入射エネ
ルギーにアシストされる機構で速やかに高異方性エッチ
ングを進行させることができる。
解離促進材を混合して用いられることが好ましい。これ
によりフッ素化合物の解離反応が促進され、Ｆ*ラジカ
ルやＲ−Ｆ*ラジカル（Ｒはアルキル基等）を容易に生
成する。また、主なエッチング形態であるイオンアシス
ト効果がより一層高められ、エッチング効率が向上す
る。ガス解離促進材は、フッ素化合物の解離を促進可能
なものであれば特に限定されないが、例えばＡｒ、Ｈ
ｅ、Ｘｅ等の不活性ガスあるいはこれらの混合ガス等を
主として含むものを用いることができる。これにより、
Ｆ*ラジカル等による反応がＡｒ+等のイオンの入射エネ
ルギーにアシストされる機構で速やかに高異方性エッチ
ングを進行させることができる。
【００３１】フッ素化合物と上記不活性ガスとの混合比
（体積比）は、ドライエッチングに使用される装置の種
類などにより適宜選択されるが、１：１０〜１：５０の
範囲とすることが好ましい。具体的には、例えばフッ素
化合物として上記Ｃ5Ｆ8を使用して、磁気中性線放電プ
ラズマ装置による場合は１：１０〜１：３０、誘導結合
型プラズマ装置による場合は１：２０〜１：４０、反応
性イオンエッチング装置による場合は１：４０〜１：５
０とすることが好ましい。ドライエッチング用ガスの割
合が不活性ガスに対し、１：５０よりも小さくなると、
エッチング性能が十分に発揮されず、プラズマ均一性の
観点からエッチングの均一性が損なわれるおそれがあ
る。
（体積比）は、ドライエッチングに使用される装置の種
類などにより適宜選択されるが、１：１０〜１：５０の
範囲とすることが好ましい。具体的には、例えばフッ素
化合物として上記Ｃ5Ｆ8を使用して、磁気中性線放電プ
ラズマ装置による場合は１：１０〜１：３０、誘導結合
型プラズマ装置による場合は１：２０〜１：４０、反応
性イオンエッチング装置による場合は１：４０〜１：５
０とすることが好ましい。ドライエッチング用ガスの割
合が不活性ガスに対し、１：５０よりも小さくなると、
エッチング性能が十分に発揮されず、プラズマ均一性の
観点からエッチングの均一性が損なわれるおそれがあ
る。
【００３２】次に、本発明の半導体デバイスの加工方法
等について説明する。本発明の半導体デバイスの加工方
法は、上述した本発明のドライエッチング用ガスを用い
たドライエッチング工程を有することを特徴とする。
等について説明する。本発明の半導体デバイスの加工方
法は、上述した本発明のドライエッチング用ガスを用い
たドライエッチング工程を有することを特徴とする。
【００３３】本発明の方法で加工される半導体デバイス
や被処理体としては特に限定されないが、例えば、半導
体素子、通信用素子、マイクロマシン、転写マスク、光
学素子、光学部品、情報記録媒体等を挙げることができ
る。本発明のドライエッチング用ガスを用いることによ
って優れたエッチング特性が得られ、半導体デバイスに
形成される微細パターンの精度の向上およびスループッ
トの向上を達成することができる。
や被処理体としては特に限定されないが、例えば、半導
体素子、通信用素子、マイクロマシン、転写マスク、光
学素子、光学部品、情報記録媒体等を挙げることができ
る。本発明のドライエッチング用ガスを用いることによ
って優れたエッチング特性が得られ、半導体デバイスに
形成される微細パターンの精度の向上およびスループッ
トの向上を達成することができる。
【００３４】本発明の半導体デバイスの加工方法におい
て、ドライエッチングに使用される装置としては特に限
定されるものではなく、例えば、磁気中性線放電プラズ
マエッチング、誘導結合型プラズマエッチング、ナロー
ギャップ型反応性エッチング装置等の反応性イオンエッ
チング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置、ＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置等が挙げられる。
て、ドライエッチングに使用される装置としては特に限
定されるものではなく、例えば、磁気中性線放電プラズ
マエッチング、誘導結合型プラズマエッチング、ナロー
ギャップ型反応性エッチング装置等の反応性イオンエッ
チング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置、ＥＣ
Ｒプラズマエッチング装置等が挙げられる。
【００３５】ドライエッチング工程において、エッチン
グ条件は、用いられるエッチング用ガスや被加工体の材
料等により適宜選択されるが、ガス圧に関しては、通常
０．１〜１０Ｐａのガス圧下で行われることが好まし
く、０．３〜２Ｐａとすることがより好ましい。ガス圧
が０．１Ｐａよりも小さい場合、プラズマ密度が小さす
ぎてエッチングが良好に行われないおそれがある。一
方、ガス圧が１０Ｐａを超えると解離した化学種が再結
合する逆反応が進行し、エッチング／堆積のバランスの
制御が困難になり、エッチング効率を低下させてしまう
おそれがあるとともに、エッチングが深くなるにしたが
ってアスペクト比依存性が大きくなる場合があり好まし
くない。また、イオンの入射確率や反応生成物等の蒸気
圧の低下によりエッチング速度が低下する、いわゆるマ
イクロローディング現象を招く場合がある。
グ条件は、用いられるエッチング用ガスや被加工体の材
料等により適宜選択されるが、ガス圧に関しては、通常
０．１〜１０Ｐａのガス圧下で行われることが好まし
く、０．３〜２Ｐａとすることがより好ましい。ガス圧
が０．１Ｐａよりも小さい場合、プラズマ密度が小さす
ぎてエッチングが良好に行われないおそれがある。一
方、ガス圧が１０Ｐａを超えると解離した化学種が再結
合する逆反応が進行し、エッチング／堆積のバランスの
制御が困難になり、エッチング効率を低下させてしまう
おそれがあるとともに、エッチングが深くなるにしたが
ってアスペクト比依存性が大きくなる場合があり好まし
くない。また、イオンの入射確率や反応生成物等の蒸気
圧の低下によりエッチング速度が低下する、いわゆるマ
イクロローディング現象を招く場合がある。
【００３６】本発明の半導体デバイスの加工方法は、誘
電体材料をドライエッチングする工程を有することが好
ましい。誘電体材料としては、例えばＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｎ4、ＳｉＯＮ等のケイ素化合物を主成分とする材料が
挙げられ、フッ素化合物と化学親和性を備えるものが挙
げられる。したがって、ＳｉＯ2膜に代表される半導体
素子材料に用いられる誘電体材料は、本発明のフッ素化
合物を含むドライエッチング用ガスを用いることにより
十分なエッチングレートで良好に微細加工を施こすこと
ができる。
電体材料をドライエッチングする工程を有することが好
ましい。誘電体材料としては、例えばＳｉＯ2、Ｓｉ
Ｎ4、ＳｉＯＮ等のケイ素化合物を主成分とする材料が
挙げられ、フッ素化合物と化学親和性を備えるものが挙
げられる。したがって、ＳｉＯ2膜に代表される半導体
素子材料に用いられる誘電体材料は、本発明のフッ素化
合物を含むドライエッチング用ガスを用いることにより
十分なエッチングレートで良好に微細加工を施こすこと
ができる。
【００３７】また、本発明の半導体デバイスの加工方法
は、ドライエッチング用ガスを用いた灰化処理によるレ
ジスト剥離工程を含むことが好ましい。エッチングが終
了し不要になったレジストは、通常、酸素プラズマ等に
より灰化処理（アッシング）され除去されるが、本発明
ではこの灰化処理の際に、ドライエッチング用ガスを用
いることによって、より良好に灰化処理を行うことがで
きる。また、エッチング工程と同様のガスを用いるた
め、工程の連続性がよく効率的にレジスト剥離を行うこ
とができる。なお、灰化処理の際に用いられるドライエ
ッチング用ガス中のフッ素化合物の含有量は特に限定さ
れないが、０．１〜１０％程度とすることが好ましい。
また、この灰化処理はレジスト以外の被処理体の灰化処
理（例えば、有機物の除去や汚れの除去等）にも当然使
用できる。
は、ドライエッチング用ガスを用いた灰化処理によるレ
ジスト剥離工程を含むことが好ましい。エッチングが終
了し不要になったレジストは、通常、酸素プラズマ等に
より灰化処理（アッシング）され除去されるが、本発明
ではこの灰化処理の際に、ドライエッチング用ガスを用
いることによって、より良好に灰化処理を行うことがで
きる。また、エッチング工程と同様のガスを用いるた
め、工程の連続性がよく効率的にレジスト剥離を行うこ
とができる。なお、灰化処理の際に用いられるドライエ
ッチング用ガス中のフッ素化合物の含有量は特に限定さ
れないが、０．１〜１０％程度とすることが好ましい。
また、この灰化処理はレジスト以外の被処理体の灰化処
理（例えば、有機物の除去や汚れの除去等）にも当然使
用できる。
【００３８】
【実施例】次に、本発明を各実施例にしたがって、さら
に詳細に説明する。 （１）エッチング工程
に詳細に説明する。 （１）エッチング工程
【００３９】（実施例１）フッ素化合物としてオクタフ
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、誘導結合型プラズマ装置を用いて、シリコンウ
エハ上にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成された半
導体用基板に対し、深さ１．０μｍの異方性エッチング
を行った。ドライエッチング条件は下記のとおりとし
た。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：３０ ガス圧力：２Ｐａ ＩＣＰ出力：１０００Ｗ 高周波出力：５００Ｗ 基板温度：２０℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、誘導結合型プラズマ装置を用いて、シリコンウ
エハ上にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成された半
導体用基板に対し、深さ１．０μｍの異方性エッチング
を行った。ドライエッチング条件は下記のとおりとし
た。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：３０ ガス圧力：２Ｐａ ＩＣＰ出力：１０００Ｗ 高周波出力：５００Ｗ 基板温度：２０℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】（実施例２）フッ素化合物としてオクタフ
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、ナローギャップタイプの反応性イオンエッチン
グ装置を用いて、微細コンタクトホールの加工を目的に
シリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成された半導体用基
板に対し、深さ０．５μｍの異方性エッチングを行っ
た。ドライエッチング条件は下記のとおりとした。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：５０ ガス圧力：５Ｐａ 高周波出力：５００Ｗ 基板温度：１５℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、ナローギャップタイプの反応性イオンエッチン
グ装置を用いて、微細コンタクトホールの加工を目的に
シリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成された半導体用基
板に対し、深さ０．５μｍの異方性エッチングを行っ
た。ドライエッチング条件は下記のとおりとした。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：５０ ガス圧力：５Ｐａ 高周波出力：５００Ｗ 基板温度：１５℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
【００４２】（実施例３）フッ素化合物としてオクタフ
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、磁気中性線プラズマエッチング装置を用いて、
Dual Damascene構造（微細加工に用いられる基板構造）
の加工を目的にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成さ
れた半導体用基板（下地にＳｉＮ、その上にＳｉＯ2層
が積層されている）のＳｉＯ2層に対し、深さ０．４μ
ｍの異方性エッチングを行った。ドライエッチング条件
は下記のとおりとした。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：２０ ガス圧力：１Ｐａ 磁気中性線出力：８００Ｗ 高周波出力：３００Ｗ 基板温度：１５℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
ルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．６３））
を用い、磁気中性線プラズマエッチング装置を用いて、
Dual Damascene構造（微細加工に用いられる基板構造）
の加工を目的にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）膜が形成さ
れた半導体用基板（下地にＳｉＮ、その上にＳｉＯ2層
が積層されている）のＳｉＯ2層に対し、深さ０．４μ
ｍの異方性エッチングを行った。ドライエッチング条件
は下記のとおりとした。 ドライエッチング用ガス組成：Ｃ5Ｆ8：Ａｒ＝１：２０ ガス圧力：１Ｐａ 磁気中性線出力：８００Ｗ 高周波出力：３００Ｗ 基板温度：１５℃ エッチング終了後、レジストパターンの除去量およびＳ
ｉＯ2膜の除去量を測定し、ＳｉＯ2のパターン開口端部
の形状を観察した。これらの結果を表１に示す。
【００４３】（実施例４）ドライエッチング用ガス組成
を、Ｃ5Ｆ8：Ｘｅ＝１：２０としたこと以外は実施例１
と同様にしてエッチングを行った。
を、Ｃ5Ｆ8：Ｘｅ＝１：２０としたこと以外は実施例１
と同様にしてエッチングを行った。
【００４４】（比較例１）フッ素化合物としてテトラフ
ルオロメタン（ＣＦ4（Ｃ／Ｆ＝０．２５））を用いた
こと以外は実施例１と同様にしてエッチングを行った。
結果を表１に示す。
ルオロメタン（ＣＦ4（Ｃ／Ｆ＝０．２５））を用いた
こと以外は実施例１と同様にしてエッチングを行った。
結果を表１に示す。
【００４５】（比較例２）フッ素化合物としてオクタフ
ルオロブタン（Ｃ4Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．５））を用いたこ
と以外は実施例２と同様にしてエッチングを行った。結
果を表１に示す。
ルオロブタン（Ｃ4Ｆ8（Ｃ／Ｆ＝０．５））を用いたこ
と以外は実施例２と同様にしてエッチングを行った。結
果を表１に示す。
【００４６】表１から明らかなように、各実施例１〜４
では、いずれも比較例１〜２に比べてＳｉＯ2のエッチ
ングレート、ＳｉＯ2／レジスト選択比およびＳｉＯ2／
下地選択比が大きいものであった。また、ＳｉＯ2膜の
パターン開口端部（側壁）の断面形状もほぼ垂直であ
り、シャープで精細なパターンが形成され、エッチング
特性が非常に優れていることがわかった。さらに、各実
施例で用いたフッ素化合物の大気中寿命は１年未満であ
り、比較例のフッ素化合物に比較して非常に寿命の短い
ものである。
では、いずれも比較例１〜２に比べてＳｉＯ2のエッチ
ングレート、ＳｉＯ2／レジスト選択比およびＳｉＯ2／
下地選択比が大きいものであった。また、ＳｉＯ2膜の
パターン開口端部（側壁）の断面形状もほぼ垂直であ
り、シャープで精細なパターンが形成され、エッチング
特性が非常に優れていることがわかった。さらに、各実
施例で用いたフッ素化合物の大気中寿命は１年未満であ
り、比較例のフッ素化合物に比較して非常に寿命の短い
ものである。
【００４７】（２）灰化処理 実施例１〜４および比較例１〜２においてエッチングを
行った後、各実施例および比較例で使用したフッ素化合
物を混合した酸化性ガスを供給し、プラズマアッシング
装置において通常の条件で、プラズマアッシング（灰化
処理）を行い、レジスト剥離を行った。なお、Ｏ2にフ
ッ素化合物ガスを添加するのは主としてアッシング速度
を向上させるためである。各灰化処理におけるフッ素化
合物の含有量およびアッシングレートを表２に示す。
行った後、各実施例および比較例で使用したフッ素化合
物を混合した酸化性ガスを供給し、プラズマアッシング
装置において通常の条件で、プラズマアッシング（灰化
処理）を行い、レジスト剥離を行った。なお、Ｏ2にフ
ッ素化合物ガスを添加するのは主としてアッシング速度
を向上させるためである。各灰化処理におけるフッ素化
合物の含有量およびアッシングレートを表２に示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】表２に示す結果から、各実施例１〜４で
は、比較例１〜２と同等以上の優れたアッシングレート
が得られ、レジスト剥離を迅速に行うことができること
がわかった。したがって、比較例１〜２に示す従来のフ
ッ素化合物を、実施例に示すフッ素化合物で代替可能で
あり、しかも実施例に示すフッ素化合物は、従来のフッ
素化合物に比べ、大気中寿命が短く、環境に対する影響
も極めて小さい。さらに、実施例１と比較例１から、同
等のエッチングレートを得るのに実施例１のフッ素化合
物の方が少量で済み、環境に優しい。
は、比較例１〜２と同等以上の優れたアッシングレート
が得られ、レジスト剥離を迅速に行うことができること
がわかった。したがって、比較例１〜２に示す従来のフ
ッ素化合物を、実施例に示すフッ素化合物で代替可能で
あり、しかも実施例に示すフッ素化合物は、従来のフッ
素化合物に比べ、大気中寿命が短く、環境に対する影響
も極めて小さい。さらに、実施例１と比較例１から、同
等のエッチングレートを得るのに実施例１のフッ素化合
物の方が少量で済み、環境に優しい。
【００５０】
【発明の効果】以上のことから、本発明のドライエッチ
ング用ガスは、従来用いられてきた含フッ素化合物を含
有するものに比べ、優れたエッチング性能を備える。し
たがって、このようなドライエッチング用ガス用いた半
導体デバイスの加工方法によれば、精緻なパターンを迅
速かつ正確に形成することができ、エッチング後の灰化
処理を迅速に行うことができるので、微細な加工性およ
び生産効率の向上を図ることができる。さらに、本発明
のドライエッチング用ガスで用いるフッ素化合物は、大
気中寿命が短く、環境に対する影響を極めて小さくする
ことができる。
ング用ガスは、従来用いられてきた含フッ素化合物を含
有するものに比べ、優れたエッチング性能を備える。し
たがって、このようなドライエッチング用ガス用いた半
導体デバイスの加工方法によれば、精緻なパターンを迅
速かつ正確に形成することができ、エッチング後の灰化
処理を迅速に行うことができるので、微細な加工性およ
び生産効率の向上を図ることができる。さらに、本発明
のドライエッチング用ガスで用いるフッ素化合物は、大
気中寿命が短く、環境に対する影響を極めて小さくする
ことができる。
Claims (15)
- 【請求項１】 パターニングされたレジスト膜をマスク
として被エッチング体をドライエッチングする際に用い
られるドライエッチング用ガスであって、 前記ドライエッチング用ガスはＣ／Ｆ値（フッ素化合物
中のＣ元素とＦ元素との原子数の比）が０．５より大き
いフッ素化合物を含むことを特徴とするドライエッチン
グ用ガス。 - 【請求項２】 前記フッ素化合物は、フッ素および炭素
からなることを特徴とする請求項１に記載のドライエッ
チング用ガス。 - 【請求項３】 前記フッ素化合物は、下記一般式（Ｉ）
で表されることを特徴とする請求項１または２に記載の
ドライエッチング用ガス。 ＣｎＦｍ…（Ｉ） （式（Ｉ）中、ｎ、ｍはそれぞれ、３≦ｎ≦６、４≦ｍ
≦１１であって、ｎ／ｍ＞０．５を満たす） - 【請求項４】 前記フッ素化合物は、環状骨格を有する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
ドライエッチング用ガス。 - 【請求項５】 前記フッ素化合物の大気中寿命が１．２
年未満であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載のドライエッチング用ガス。 - 【請求項６】 前記フッ素化合物は、Ｃ5Ｆ8であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のドラ
イエッチング用ガス。 - 【請求項７】 前記ドライエッチング用ガスはガス解離
促進材を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいず
れかに記載のドライエッチング用ガス。 - 【請求項８】 前記ガス解離促進材は、主として不活性
ガスを含むものであることを特徴とする請求項７に記載
のドライエッチング用ガス。 - 【請求項９】 前記フッ素化合物と前記不活性ガスとの
混合比は１：１０〜１：５０であることを特徴とする請
求項８に記載のドライエッチング用ガス。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
記載のドライエッチング用ガスを用いてドライエッチン
グを行う工程を有することを特徴とする半導体デバイス
の加工方法。 - 【請求項１１】 前記ドライエッチング工程は０．１〜
１０Ｐａのガス圧下で行われることを特徴とする請求項
１０記載の半導体デバイスの加工方法。 - 【請求項１２】 前記ドライエッチング工程により誘電
体材料をエッチングすることを特徴とする請求項１０ま
たは１１に記載の半導体デバイスの加工方法。 - 【請求項１３】 前記誘電体材料は、ケイ素化合物を主
成分とする材料であることを特徴とする請求項１２に記
載の半導体デバイスの加工方法。 - 【請求項１４】 前記ドライエッチング用ガスを用いた
灰化処理によるレジスト剥離工程を含むことを特徴とす
る請求項１０ないし１３のいずれかに記載の半導体デバ
イスの加工方法。 - 【請求項１５】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
記載のドライエッチング用ガスを用いて、被処理体のド
ライエッチング処理または灰化処理を行う工程を有する
ことを特徴とする処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18674199A JP4722243B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18674199A JP4722243B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009113201A Division JP2009177208A (ja) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015488A true JP2001015488A (ja) | 2001-01-19 |
| JP4722243B2 JP4722243B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=16193850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18674199A Expired - Fee Related JP4722243B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | ドライエッチング用ガスおよび半導体デバイスの加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4722243B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7115518B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device comprising forming holes in a multi-layer insulating film |
| JPWO2005117082A1 (ja) * | 2004-05-31 | 2008-04-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ドライエッチングガスおよびドライエッチング方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04170027A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-17 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JP3253215B2 (ja) * | 1993-03-31 | 2002-02-04 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びエッチング装置 |
| JP3283477B2 (ja) * | 1997-10-27 | 2002-05-20 | 松下電器産業株式会社 | ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP18674199A patent/JP4722243B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7115518B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device comprising forming holes in a multi-layer insulating film |
| JPWO2005117082A1 (ja) * | 2004-05-31 | 2008-04-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ドライエッチングガスおよびドライエッチング方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4722243B2 (ja) | 2011-07-13 |
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