JP2002158181A - クリーニングガス及びエッチングガス - Google Patents
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Abstract
ング用ガスおよび第1のケイ素含有膜用エッチングガス
は、FCOF、CF3OCOFおよびCF3OCF2OC
OFからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物と
O2を特定量含むことを特徴とし、必要に応じてその他
のガスを含有しても良い。第2のチャンバークリーニン
グ用ガスおよび第2のケイ素含有膜用エッチングガス
は、CF3COF、C3F7COFまたはCF2(COF)
2とO2とを特定量含むことを特徴としており、必要に応
じてその他のガスを含んでも良い。 【効果】 本発明に係るチャンバークリーニング用ガス
および本発明に係るケイ素含有膜用エッチングガスは、
温暖化係数が小さく、また地球温暖化の一因とされる環
境に有害な排ガスであるCF4を生成しにくいことか
ら、環境に優しく、しかも取り扱いが容易で、排ガス処
理性にも優れている。また、本発明に係るチャンバーク
リーニング用ガスは、優れたクリーニング速度を有して
いる。
Description
用ガス及びエッチングガスに関する。さらに詳しくは、
地球温暖化の一因とされる環境に有害なCF4等の排ガ
スを生成しにくいCOF基を有するフッ素含有カルボニ
ル系化合物からなる半導体基板製造に好適なCVD装置
等のチャンバークリーニング用ガス及びエッチングガス
に関する。
デバイスの製造プロセス等においては、CVD法等を用
いて、種々の薄膜、厚膜の形成が行われている。このよ
うな半導体用の薄膜を形成する際、膜を成膜させるべき
目的物以外の反応容器内壁、目的物を担持する冶具、配
管等にも薄膜原料と同じものが付着してしまう。このよ
うな付着物は、半導体製品への微粒子の混入原因とな
り、高品質な薄膜製造が困難となるとともに製品の歩留
りの低下を招くこともあり、随時除去することが必要で
あり、従来、人手あるいはクリーニングガスなどにより
付着物の除去が行われていた。
構成する各種の薄膜材料に回路パターンを形成するた
め、薄膜材料を部分的に除去するガスエッチングが用い
られていた。このようなクリーニングガスあるいはエッ
チングガスに求められる基本的な性能としては、クリー
ニングガスの場合はクリーニング速度が速いこと、エッ
チングガスの場合は、目的物に対するエッチング速度が
速いこと、選択性が高いことなどが挙げられる。また、
両者に共通して、環境に有害な排ガスを排出せず、地球
環境にやさしいこと等が求められている。
スあるいは薄膜のエッチングガスとしては、CF4、C2
F6、SF6、NF3などのフッ素系ガスが半導体の製造
工程で大量に用いられていた。しかしながら、これらの
フッ素系ガスは、大気中で寿命の長い安定な化合物であ
り、クリーニング後、あるいはエッチング後の未分解の
ガスの処理が困難で、その処理コストが高いという問題
点があった。また、これらのフッ素系ガスは、地球温暖
化係数(積分期間100年値)が、CO2と比較して、
CF4では6500倍、C2F6では9200倍、SF6で
は23900倍、NF3では8000倍と極めて大き
く、環境への悪影響が懸念されるという問題点もあっ
た。このため、地球温暖化係数が小さく、しかも半導体
のケイ素を含有する付着物に対するクリーニング性能、
あるいはケイ素を含有する膜に対するエッチング性能に
優れた代替ガスの開発が求められていた。
に対しさしたる影響が無い場合であっても、クリーニン
グ後、あるいはエッチング後に使用したガスが分解され
た結果、CF4等の大気寿命が長く環境に有害なガスを
発生する場合もあり、分解されたガスの性状も、環境に
対し悪影響をもたらさないような代替ガスの開発が求め
られていた。
く鋭意研究し、特定のフッ素含有カルボニル系化合物に
酸素を混合したガスが、温暖化係数が小さく、クリーニ
ング後あるいはエッチング後においても、地球温暖化に
与える影響の大きいCF4等の環境に有害な排ガスを発
生しにくく、また、ケイ素含有付着物あるいはケイ素含
有膜に対し優れたクリーニング性能及びエッチング性能
を有していることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
暖化の一因とされる環境に有害なCF 4等の排ガスを発
生しにくく、しかも排ガス処理性に優れるとともに取り
扱いが容易であり、また、ケイ素含有付着物に対するク
リーニング性能に優れた半導体製造に好適なCVD装置
等のチャンバークリーニング用ガス及びケイ素含有膜に
対するエッチング性能に優れたエッチングガスを提供す
ることを目的としている。
ング用ガスは、FCOFとO2と、必要に応じてその他
のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたとき、
FCOFとO2との含有量の合計が70〜100モル%
であることを特徴としている。前記FCOFとO2の混
合モル比(FCOF/O2)の値は、1≦FCOF/O2≦
9であることが好ましい。
グ用ガスは、CF3OCOFとO2と、必要に応じてその
他のガスとを含むものであってもよい。また、CF3O
CF2OCOFとO2と、必要に応じてその他のガスとを
含むものであってもよい。さらに、本発明に係る第1の
チャンバークリーニング用ガスは、FCOF、CF3O
COFおよびCF3OCF2OCOFからなる群から選ば
れる少なくとも1種のフッ素化合物とO2と、必要に応
じてその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%と
したとき、FCOF、CF3OCOFおよびCF3OCF
2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種のフ
ッ素化合物の合計含有量とO2の含有量との合計が70
〜100モル%であるガスであってもよい。
グ用ガスは、CF3COFとO2と、必要に応じてその他
のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたとき、
CF 3COFとO2との含有量の合計が70〜100モル
%であることを特徴としている。前記CF3COFとO2
の混合モル比(CF3COF/O2)の値は、0.25≦
CF3COF/O2≦1.5であることが好ましい。
ーニング用ガスは、C3F7COFとO2と、必要に応じ
てその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とし
たとき、C3F7COFとO2との含有量の合計が70〜
100モル%であるガスであってもよく、さらに、CF
2(COF)2とO2と、必要に応じてその他のガスとを
含み、全ガス量を100モル%としたとき、CF2(C
OF)2とO2との含有量の合計が70〜100モル%で
あるガスであってもよい。
Ar,Kr,XeおよびRnから選ばれる少なくとも1
種の不活性ガスであることが好ましい。前記FCOFを
用いる場合、前記その他のガスは、CF3OCOFおよ
び/またはCF3OCF2OCOFを含んでいてもよい。
前記チャンバークリーニング用ガスは、CVD装置チャ
ンバーのクリーニング用ガスであることが好ましい。
イ素含有付着物のクリーニング用ガスであることが好ま
しく、このケイ素含有付着物は、(1)ケイ素、(2)
酸素、窒素、フッ素および炭素のうちの少なくとも1種
と、ケイ素とからなる化合物、および(3)高融点金属
シリサイドからなる化合物のうちの少なくとも1種であ
ることが好ましい。
ングガスは、FCOFとO2と、必要に応じてその他の
ガスとを含み、全ガス量を100モル%としたとき、F
COFとO2との含有量の合計が70〜100モル%で
あることを特徴としている。前記FCOFとO2の混合
モル比(FCOF/O2)の値は、1≦FCOF/O2≦9
であることが好ましい。
ングガスは、CF3OCOFとO2と、必要に応じてその
他のガスとを含むものであってもよい。また、CF3O
CF2OCOFとO2と、必要に応じてその他のガスとを
含むものであってもよい。さらに、FCOF、CF3O
COFおよびCF3OCF2OCOFからなる群から選ば
れる少なくとも1種のフッ素化合物とO2と、必要に応
じてその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%と
したとき、FCOF、CF3OCOFおよびCF3OCF
2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種のフ
ッ素化合物の合計含有量とO2の含有量との合計が70
〜100モル%であるガスであってもよい。
ングガスは、CF3COFとO2と、必要に応じてその他
のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたとき、
CF 3COFとO2との含有量の合計が70〜100モル
%であることを特徴としている。前記CF3COFとO2
の混合モル比(CF3COF/O2)の値は、0.25≦
CF3COF/O2≦1.5であることが好ましい。
エッチングガスは、C3F7COFとO2と、必要に応じ
てその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とし
たとき、C3F7COFとO2との含有量の合計が70〜
100モル%であるガスであってもよい。さらに、CF
2(COF)2とO2と、必要に応じてその他のガスとを
含み、全ガス量を100モル%としたとき、CF2(C
OF)2とO2との含有量の合計が70〜100モル%で
あるガスであってもよい。
Ar,Kr,XeおよびRnから選ばれる少なくとも1
種の不活性ガスであることが好ましい。ケイ素含有膜用
エッチングガスとしてFCOFを用いる場合、前記その
他のガスは、CF3OCOFおよび/またはCF3OCF
2OCOFを含んでもよい。前記ケイ素含有膜は、
(1)ケイ素膜、(2)酸素、窒素、フッ素および炭素
のうちの少なくとも1種と、ケイ素とからなる膜、およ
び(3)高融点金属シリサイド膜のうちの少なくとも1
種であることが好ましい。
チャンバークリーニング用ガス及びケイ素含有膜用エッ
チングガスは、COF基を有する特定のフッ素含有カル
ボニル系化合物に酸素を混合したガスである。以下、そ
れぞれについて詳細に説明する。[チャンバークリーニ
ング用ガス]本発明に係る第1のチャンバークリーニン
グ用ガスは、FCOF、CF3OCOF、CF3OCF2
OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合
物を含むクリーニング用ガスである。
ーニング用ガスは、CF3COF、C3F7COFまたは
CF2(COF)2を含むチャンバークリーニング用ガス
である。以下、これらについて順次説明する。 <FCOF、CF3OCOF、CF3OCF2OCOFか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むク
リーニング用ガス>本発明に係る第1のチャンバークリ
ーニング用ガスは、FCOF、CF3OCOF、CF3O
CF2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種
の化合物を含むクリーニング用ガスである。
いることができる。FOCFを用いる場合、チャンバー
クリーニングガスは、FCOFとO2と、必要に応じて
その他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とした
とき、FCOFとO2との含有量の合計が70〜100
モル%、好ましくは80〜100モル%であることが望
ましい。
O2)の値は、1≦FCOF/O2≦9、好ましくは1.
5≦FCOF/O2≦6、さらに好ましくは2.3≦FC
OF/O2≦6であることが望ましい。前記FCOFを含
むチャンバークリーニング用ガスにおいて、必要に応じ
て含むことができるその他のガスとしては、N2,H
e,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnなどの不活性ガスが
挙げられる。前記不活性ガスは、一種単独で用いてもよ
く、また、2種以上の混合ガスとして用いてもよい。
ーニング用ガスにおいては、その他のガスとして、CF
3OCOFおよび/またはCF3OCF2OCOFを含ん
でいてもよい。このようなCF3OCOFおよびCF3O
CF2OCOFは、製造方法、製造条件により、FCO
Fとともに混合物として得られる場合がある化合物であ
る。混合物で得られる場合は、蒸留等公知の方法により
分離することができ、また、混合物をチャンバークリー
ニング用ガスとして用いることもできる。
ガスとして、CF3OCOFをFCOF、CF3OCF2
OCOFと併用せずに用いる場合は、CF3OCOFと
O2と、必要に応じてその他のガスとを含むことができ
る。このような場合、前記CF3OCOFとO2の混合モ
ル比(CF3OCOF/O2)の値は、好ましくは0.4
≦CF3OCOF/O2≦9、さらに好ましくは0.5≦
CF3OCOF/O2≦6、特に好ましくは0.6≦CF3
OCOF/O2≦4の範囲にあることが望ましい。
用ガスとして、CF3OCF2OCOFをFCOF、CF
3OCOFと併用せずに用いる場合は、CF3OCF2O
COFとO2と、必要に応じてその他のガスとを含むこ
とができる。このような場合、前記CF3OCF2OCO
FとO2の混合モル比(CF3OCF 2OCOF/O2)の
値は、好ましくは0.25≦CF3OCF2OCOF/O2
≦9、さらに好ましくは0.3≦CF3OCF2OCOF
/O2≦4、特に好ましくは0.4≦CF3OCF2OCO
F/O2≦2.5の範囲にあることが望ましい。
グ用ガスとして、FCOF、CF3OCOFおよびCF3
OCF2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1
種の化合物とO2と、必要に応じてその他のガスとを含
む場合、全ガス量を100モル%としたとき、FCOF
とO2との含有量の合計は、70〜100モル%、好ま
しくは80〜100モル%であることが望ましい。
グ用ガスにおいて、前記ガスの含有量、前記混合モル比
が前記のような量および値であると、従来使用されてい
たC 2F6と同等のクリーニング速度を得ることが可能で
あり、チャンバーに付着した堆積物を迅速に除去するこ
とができる。さらに、チャンバークリーニング後の排ガ
スの中には、前記クリーニングガスが分解して副生する
化合物が含まれる。例えば上記のC2F6を用いてチャン
バークリーニングを行った場合、排ガス中には、大気寿
命が50000年と長く地球温暖化係数が大きいCF4
が含まれるが、本発明に係るFCOFとO2とを含む第
1のチャンバークリーニング用ガスを用いた場合は、C
2F6の場合と同等のクリーニング速度を維持しながら
も、排ガス中のCF4の含有量を、C2F6を用いた場合
と比較し、顕著に減少させることができる。
OCOFおよびCF3OCF2OCOFは、水分と容易に
反応し、HFとCO2に分解する。このため、FCO
F、CF3OCOFおよび/またはCF3OCF2OCO
Fがチャンバークリーニング後に未分解のまま排ガスと
して排出されても、従来からの排ガス処理設備である水
スクラバーで、HFとCO2に容易に分解処理すること
が可能であり、後処理に新たな燃焼式等分解処理装置を
必要とせず、設備コストを抑えることができる。
も、大気中の水分とも容易に反応し分解するため、大気
寿命は1年以下と推定でき、地球温暖化係数もCO2と
同等と考えられ、CF4等に比べ非常に小さく地球温暖
化への寄与が小さいと考えられる。FCOFは、沸点
(-83.1℃)が低く、半導体製造条件下では気体である
ことから、チャンバークリーニングにおいて、取扱いが
容易である。
が−34℃、CF3OCF2OCOFは、沸点が+7℃で
あり、FCOFと同様、半導体製造条件下では気体であ
ることから、チャンバークリーニングにおいて、取扱い
が容易である。前記FCOFの製造方法については、特
に限定はされないが、たとえば、一酸化炭素とフッ素ガ
スを反応させることにより製造することができる。
OFの製造方法については、特に限定されず、公知の方
法を用いることができ、たとえば、米国特許第3721
696号に記載の方法により製造することができる。た
とえば、C3F6を酸素ガスと反応させることで、CF3
OCOFとCF3OCF2OCOFとを得ることができ
る。得られる化合物は、製造条件にもよるが、前記FC
OF、前記CF3OCOF、前記CF3OCF2OCOF
の混合物で得ることができる。<CF3COF、C3F7COF又はCF2(COF)2を
含むクリーニング用ガス> 本発明に係る第2のチャンバ
ークリーニング用ガスは、CF3COF、C3F7COF
またはCF2(COF)2と、O2とを含むことを特徴と
し、さらに必要に応じてその他のガスを含んでもよい。
は、N2,He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnなどの
不活性ガスが挙げられる。前記不活性ガスは、一種単独
で用いてもよく、また、2種以上の混合ガスとして用い
てもよい。本発明に係る第2のチャンバークリーニング
用ガスとしてCF3COFを用いる場合、全ガス量を1
00モル%としたとき、CF3COFと、O2とのモル濃
度合計が70〜100モル%、好ましくは80〜100
モル%であることが望ましい。また、さらに、本発明に
係る第2のチャンバークリーニング用ガスのCF3CO
FとO2の混合モル比(CF3COF/O2)の値は、好ま
しくは0.25≦CF3COF/O2≦1.5、さらに好
ましくは0.4≦CF3COF/O2≦1、特に好ましく
は0.5≦CF3COF/O2≦0.8であることが望ま
しい。CF3COFの含有量、O2の含有量、その他のガ
スの含有量およびCF3COFとO2との混合比が、上記
のような量および値であると、従来使用されていたC2
F6のクリーニング速度の約70%の速度を得ることが
可能であり、チャンバーに付着した堆積物を迅速に除去
することができる。
グ用ガスとしてC3F7COFを用いる場合、全ガス量を
100モル%としたとき、C3F7COFと、O2とのモ
ル濃度合計が70〜100モル%、好ましくは80〜1
00モル%であることが望ましい。また、さらに、本発
明に係る第2のチャンバークリーニング用ガスのC3F7
COFとO2の混合モル比(C3F7COF/O2)の値
は、好ましくは0.1≦C3F7COF/O2≦0.7、さ
らに好ましくは0.15≦C3F7COF/O2≦0.6、
特に好ましくは0.25≦C3F7COF/O2≦0.5で
あることが望ましい。C3F7COFの含有量、O2の含
有量、その他のガスの含有量およびC3F7COFとO2
との混合比が、上記のような量および値であると、従来
使用されていたC2F6のクリーニング速度の約70%の
速度を得ることが可能であり、チャンバーに付着した堆
積物を迅速に除去することができる。
グ用ガスとしてCF2(COF)2を用いる場合、全ガス
量を100モル%としたとき、CF2(COF)2と、O
2とのモル濃度合計が70〜100モル%、好ましくは
80〜100モル%であることが望ましい。また、さら
に、本発明に係る第2のチャンバークリーニング用ガス
のCF2(COF)2とO2の混合モル比(CF2(CO
F)2/O2)の値が、好ましくは0.15≦CF2(CO
F)2/O2≦1.3、さらに好ましくは0.25≦CF2
(COF)2/O2≦1、特に好ましくは0.3≦CF
2(COF)2/O2≦0.85であることが望ましい。C
F2(COF)2の含有量、O2の含有量、その他のガス
の含有量およびCF2(COF)2とO2との混合比が、
上記のような量および値であると、従来使用されていた
C2F6のクリーニング速度の約70%の速度を得ること
が可能であり、チャンバーに付着した堆積物を迅速に除
去することができる。
は、前記クリーニングガスが分解して副生する化合物が
含まれる。例えば上記C2F6を用いた場合、排ガスに
は、大気寿命が50000年と長く地球温暖化係数の大
きいCF4が含まれるが、本発明に係るCF3COF、C
3F7COFまたはCF2(COF)2とO2とを含む第2
のチャンバークリーニング用ガスを用いた場合は、C2
F6を用いた場合の約70%のクリーニング速度を維持
しつつ、排ガス中のCF4の含有量を、C2F6を用いた
場合と比較し減少させることができる。
COFおよびCF2(COF)2は、水分と容易に反応
し、HFとCF3COOHに分解する。このため、CF3
COF、C3F7COFおよびCF2(COF)2がチャン
バークリーニングで未分解のまま排ガスとして排気され
ても、従来からの排ガス処理設備である水スクラバー
で、HFとCF3COOHに容易に分解処理することが
可能であり、後処理に新たな燃焼式等分解処理装置を必
要とせず、設備コストを抑えることができる。
も、大気中の水分とも容易に反応し分解するため、大気
寿命が1年以下と推定でき、地球温暖化係数もCF4等
に比べ非常に小さく地球温暖化への寄与が小さいと考え
られる。さらに、CF3COFの沸点は−59℃であ
り、C3F7COFの沸点は2〜5℃であり、CF2(C
OF)2の沸点は−8℃であり、いずれも沸点が低く、
半導体製造条件下では気体であることから、チャンバー
クリーニングにおける取扱いが容易である。
法については、特に限定はされないが、たとえば、トリ
フルオロエタノール(CF3CH2OH)とフッ素ガスと
を反応させることにより製造することができる。本発明
で用いられるC3F7COFの製造方法については、特に
限定はされず、公知の方法を用いることができ、たとえ
ば、C3H7COFの電解フッ素化などの方法により製造
することができる。また、市販のC3F7COFを用いる
こともできる。
造方法については、特に限定はされず、公知の方法を用
いることができ、たとえば、CH2(COF)2をNaF
などとともに、フッ素ガスと反応させて得ることができ
る。 <その他の任意成分>上記その他のガスには、さらに、
本発明の目的を害さない範囲で、上記不活性ガス以外の
ガスを含んでもよい。このような上記不活性ガス以外の
ガスとしては、たとえば、O3、H2、F2、ClF3、B
rF3などが挙げられる。 <チャンバークリーニング>本明細書においてチャンバ
ークリーニングとは、CVD装置等の半導体製造装置内
のチャンバー壁あるいは冶具、配管等に付着した付着物
の除去を意味している。
酸素等を含む混合ガスは、CVD装置等のチャンバーク
リーニング用ガスとして用いることができる。このよう
なフッ素含有カルボニル系化合物によるチャンバークリ
ーニングの目的化合物としては、CVD法等により、C
VDチャンバー壁あるいはCVD装置の冶具等に付着し
た、前記ケイ素を含有する付着物(ケイ素含有付着物)
が挙げられる。このようなケイ素含有付着物としては、
たとえば、(1)ケイ素、(2)酸素、窒素、フッ素お
よび炭素のうちの少なくとも1種と、ケイ素とからなる
化合物、および(3)高融点金属シリサイドからなる化
合物などのうちの少なくとも1種が挙げられ、より具体
的には、たとえば、WSi等の高融点金属シリサイド、
Si、SiO2、Si3N4などが挙げられる。
スを用いるチャンバーの材料は特に限定されず、公知の
材料が挙げられる。このようなチャンバーの材料として
は、たとえば、ステンレス、アルミニウム、あるいはこ
れらの合金などが挙げられる。本発明に係るチャンバー
クリーニング用ガスは、このようなチャンバーに対して
は腐食等の作用を及ぼすことが少なく、チャンバーに付
着した前記付着物を選択的かつ迅速に除去することがで
きる。
用いて、チャンバー内のケイ素含有付着物をクリーニン
グするには、公知の方法が採用でき、たとえば、プラズ
マクリーニング、リモートプラズマクリーニング、マイ
クロ波クリーニングなどの各種ドライクリーニング法が
適用できる。このような本発明に係るチャンバークリー
ニング用ガスによれば、ケイ素含有付着物を除去するこ
とが可能である。
に係る第1のケイ素含有膜用エッチングガスは、FCO
F、CF3OCOF、CF3OCF2OCOFからなる群
から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むケイ素含有
膜用エッチングガスである。また、本発明に係る第2の
ケイ素含有膜用エッチングガスは、CF3COF、C3F
7COFまたはCF2(COF)2を含むケイ素含有膜用
エッチングガスである。
らなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むケ
イ素含有膜用エッチングガス>本発明に係る第1のケイ
素含有膜用エッチングガスは、FCOF、CF3OCO
F、CF3OCF2OCOFからなる群から選ばれる少な
くとも1種の化合物を含むケイ素含有膜用エッチングガ
スである。
いることができる。FOCFを用いる場合、ケイ素含有
膜用エッチングガスは、FCOFとO2と、必要に応じ
てその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とし
たとき、FCOFとO2との含有量の合計が70〜10
0モル%、好ましくは80〜100モル%であることが
望ましい。
O2)の値は、1≦FCOF/O2≦9、好ましくは1.
5≦FCOF/O2≦6、さらに好ましくは2.3≦FC
OF/O2≦6であることが望ましい。前記FCOFを含
むケイ素含有膜用エッチングガスにおいて、必要に応じ
て含むことができるその他のガスとしては、N2,H
e,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnなどの不活性ガスが
挙げられる。前記不活性ガスは、一種単独で用いてもよ
く、また、2種以上の混合ガスとして用いてもよい。
エッチングガスにおいては、その他のガスとして、CF
3OCOFおよび/またはCF3OCF2OCOFを含ん
でいてもよい。このようなCF3OCOFおよびCF3O
CF2OCOFは、製造方法、製造条件により、FCO
Fとともに混合物として得られる場合がある化合物であ
る。混合物で得られる場合は、蒸留等公知の方法により
分離することができ、また、混合物をケイ素含有膜用エ
ッチングガスとして用いることもできる。
ガスとして、CF3OCOFをFCOF、CF3OCF2
OCOFと併用せずに用いる場合は、CF3OCOFと
O2と、必要に応じてその他のガスとを含むことができ
る。このような場合、前記CF3OCOFとO2の混合モ
ル比(CF3OCOF/O2)の値は、好ましくは0.4
≦CF3OCOF/O2≦9、さらに好ましくは0.5≦
CF3OCOF/O2≦6、特に好ましくは0.6≦CF3
OCOF/O2≦4の範囲にあることが望ましい。
グガスとして、CF3OCF2OCOFをFCOF、CF
3OCOFと併用せずに用いる場合は、CF3OCF2O
COFとO2と、必要に応じてその他のガスとを含むこ
とができる。このような場合、前記CF3OCF2OCO
FとO2の混合モル比(CF3OCF 2OCOF/O2)の
値は、好ましくは0.25≦CF3OCF2OCOF/O2
≦9、さらに好ましくは0.3≦CF3OCF2OCOF
/O2≦4、特に好ましくは0.4≦CF3OCF2OCO
F/O2≦2.5の範囲にあることが望ましい。
ングガスとして、FCOF、CF3OCOFおよびCF3
OCF2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1
種の化合物とO2と、必要に応じてその他のガスとを含
む場合、全ガス量を100モル%としたとき、FCOF
とO2との含有量の合計は、70〜100モル%、好ま
しくは80〜100モル%であることが望ましい。
ングガスにおいて、前記ガスの含有量、前記混合モル比
が前記のような量および値であると、従来使用されてい
たC 2F6と同等のエッチング速度を得ることが可能であ
る。さらに、エッチング後の排ガスの中には、例えば上
記C2F6を用いてエッチングを行った場合、排ガス中に
は、副生物として、地球温暖化係数の大きいCF4が含
まれるが、FCOF、CF3OCOFおよびCF3OCF
2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種の化
合物とO2とを含む第1のケイ素含有膜用エッチングガ
スを用いた場合、C2F6の場合と同等のエッチング速度
を維持しながらも、排ガス中のCF4の含有量を、C2F
6を用いた場合と比較し顕著に減少させることができ
る。
易に反応し、HFとCO2に分解するため、分解処理が
容易であり、設備コストを抑えることができる。また、
もし、仮に大気に排出されたとしても、大気中の水分と
も容易に反応し分解するため、地球温暖化への寄与は小
さいと考えられる。前述の通り、FCOFは、沸点(-8
3.1℃)が低く、半導体製造条件下では気体であること
から、エッチングにおいて、取扱いが容易である。ま
た、CF3OCOFは、沸点が−34℃、CF3OCF2
OCOFは、沸点が+7℃であり、FCOFと同様、半
導体製造条件下では気体であることから、ケイ素含有膜
のエッチングにおいて、取扱いが容易である。
CF3OCF2OCOFの製造方法、入手方法は、前述の
方法と同じである。また、本発明に係る第1のエッチン
グガスは、被加工膜に対する選択性もよいため、C2F6
等の代替ガスとして十分実用可能である。 <CF3COFを含むエッチングガス>本発明に係る第
2のケイ素含有膜用エッチングガスは、CF3COF、
C3F7COFまたはCF2(COF)2と、O2とを含む
ことを特徴とし、さらに必要に応じてその他のガスを含
んでもよい。
は、N2,He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnなどの
不活性ガスが挙げられる。前記不活性ガスは、一種単独
で用いてもよく、また、2種以上の混合ガスとして用い
てもよい。本発明に係る第2のケイ素含有膜用エッチン
グガスとしてCF3COFを用いる場合、全ガス量を1
00モル%としたとき、CF3COFと、O2とのモル濃
度合計が70〜100モル%、好ましくは80〜100
モル%であることが望ましい。また、さらに、本発明に
係る第2のケイ素含有膜用エッチングガスのCF3CO
FとO2の混合モル比(CF3COF/O2)の値が、0.
25≦CF3COF/O2≦1.5、好ましくは0.4≦
CF3COF/O2≦1、さらに好ましくは0.5≦CF3
COF/O2≦0.8であることが望ましい。CF3CO
Fの含有量、O 2の含有量、その他のガスの含有量およ
びCF3COFとO2との混合比が、上記のような量およ
び値であると、従来使用されていたC2F6のクリーニン
グ速度の約70%の速度を得ることが可能である。
ングガスとしてC3F7COFを用いる場合、全ガス量を
100モル%としたとき、C3F7COFと、O2とのモ
ル濃度合計が70〜100モル%、好ましくは80〜1
00モル%であることが望ましい。また、さらに、本発
明に係る第2のケイ素含有膜用エッチングガスのC3F7
COFとO2の混合モル比(C3F7COF/O2)の値
は、好ましくは0.1≦C3F7COF/O2≦0.7、さ
らに好ましくは0.15≦C3F7COF/O2≦0.6、
特に好ましくは0.1≦C3F7COF/O2≦0.5であ
ることが望ましい。C3F7COFの含有量、O2の含有
量、その他のガスの含有量およびC3F7COFとO2と
の混合比が、上記のような量および値であると、従来使
用されていたC2F6のエッチング速度の約70%の速度
を得ることが可能であり、チャンバーに付着した堆積物
を迅速に除去することができる。
ングガスとしてCF2(COF)2を用いる場合、全ガス
量を100モル%としたとき、CF2(COF)2と、O
2とのモル濃度合計が70〜100モル%、好ましくは
80〜100モル%であることが望ましい。また、さら
に、本発明に係る第2のケイ素含有膜用エッチングガス
のCF2(COF)2とO2の混合モル比(CF2(CO
F)2/O2)の値が、好ましくは0.15≦CF2(CO
F)2/O2≦1.3、さらに好ましくは0.25≦CF2
(COF)2/O2≦1、特に好ましくは0.3≦CF
2(COF)2/O2≦0.85であることが望ましい。C
F2(COF)2の含有量、O2の含有量、その他のガス
の含有量およびCF2(COF)2とO2との混合比が、
上記のような量および値であると、従来使用されていた
C2F6のエッチング速度の約70%の速度を得ることが
可能である。
記C2F6を用いた場合、排ガスには、大気寿命が500
00年と長く地球温暖化係数の大きいCF4が含まれる
が、本発明に係るCF3COF、C3F7COFまたはC
F2(COF)2とO2とを含む第2のケイ素含有膜用エ
ッチングガスを用いた場合は、C2F6を用いた場合のそ
れぞれ約70%のエッチング速度を維持しつつ、排ガス
中のCF4の含有量を、C2F6を用いた場合と比較し減
少させることができる。
F、C3F7COFおよびCF2(COF)2は、水分と容
易に反応し、HFとCF3COOHに分解する。このた
め、CF3COF、C3F7COFおよびCF2(COF)
2がエッチングで未分解のまま排ガスとして排気されて
も、従来からの排ガス処理設備である水スクラバーで、
HFとCF3COOHに容易に分解処理することが可能
であり、後処理に新たな燃焼式等分解処理装置を必要と
せず、設備コストを抑えることができる。
も、大気中の水分とも容易に反応し分解するため、大気
寿命が1年以下と推定でき、地球温暖化係数もCF4等
に比べ非常に小さく地球温暖化への寄与が小さいと考え
られる。さらに、CF3COFの沸点は−59℃であ
り、C3F7COFの沸点は2〜5℃であり、CF2(C
OF)2の沸点は−8℃であり、いずれも沸点が低く、
半導体製造条件下では気体であることから、エッチング
における取扱いが容易である。
CF2(COF)2の製造方法、入手方法は、前述の方法
と同じである。また、本発明に係る第2のエッチングガ
スは、被加工膜に対する選択性もよいため、C2F6等の
代替ガスとして十分実用可能である。 <その他の任意成分>上記その他のガスには、本発明の
目的を害さない範囲で、上記不活性ガス以外のガスを含
んでもよい。このような上記不活性ガス以外のガスとし
ては、たとえば、O3、H2、F2、ClF3、BrF3な
どが挙げられる。 <エッチング>エッチングの目的化合物としては、ケイ
素を含有する薄膜等(ケイ素含有膜)が挙げられる。こ
のようなケイ素含有膜としては、たとえば、(1)ケイ
素膜、(2)酸素、窒素、フッ素および炭素のうちの少
なくとも1種と、ケイ素とからなる膜、および(3)高
融点金属シリサイド膜などのうちの少なくとも1種が挙
げられる。
O2膜、Si3N4膜、或いはWSi膜等の高融点金属シ
リサイド膜などが挙げられる。このようなケイ素含有膜
を、本発明に係るフッ素含有カルボニル系化合物により
エッチングする方法は、公知の方法が採用でき、たとえ
ば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、マ
イクロ波エッチングなどの各種ドライエッチング法が適
用できる。また、ケイ素含有膜のエッチング条件は、公
知のエッチング条件を採用できる。
ガスは、上記ガスを特定の割合で組み合わせることによ
り、従来用いられていたC2F6とほとんど変わらない優
れたクリーニング速度を維持しつつも、クリーニング後
においても、温暖化係数が小さく、また地球温暖化の一
因とされる環境に有害な排ガスであるCF4生成を顕著
に減少させることができる。しかも本発明に係るチャン
バークリーニングガスは、取り扱いが容易であり、ま
た、排ガス処理性にも優れているため、経済性および作
業性を向上させることができる。
スは、上記ガスを特定の割合で組み合わせることによ
り、従来用いられていたC2F6とほとんど変わらない優
れたエッチング速度を維持しつつも、エッチング後にお
いても、温暖化係数が小さく、また地球温暖化の一因と
される環境に有害な排ガスであるCF4の生成を顕著に
減少させることができる。しかも本発明に係るエッチン
グガスは、取り扱いが容易であり、また、排ガス処理性
にも優れているため、経済性および作業性を向上させる
ことができる。また、ケイ素含有膜の除去を効率的に、
しかも半導体パターンの寸法精度を高精度に保ちながら
エッチングが可能であり、優れたエッチング性能を有し
ている。
説明するが、これらの実施例により本発明は限定される
ものではない。
石英製の反応容器に一酸化炭素(CO)5.6g(0.2mo
l)を装入し、これに窒素ガスで20モル%に希釈した
フッ素ガス2.6リットル(F2の量が0.23mol)を徐
々に添加して、0℃で1時間反応させた。反応生成物を
分離精製してFCOFを6.6g(0.1mol)得た。得
られた化合物をガスクロマトグラフィー及びFT−IR
で分析し、得られた化合物はFCOFであることを確認
した。収率は一酸化炭素を基準とした場合50%であっ
た。
lのSUS316製の反応容器にトリフルオロエタノー
ル(CF3CH2OH)を20g(0.2mol)計りとり、
これに窒素ガスで20モル%に希釈したフッ素ガス3.
0リットル(F2の量が0.27mol)を添加して、0℃
で5時間反応させた。反応生成物を分離精製してCF3
COFを9.2g(0.08mol)得た。得られた化合物
をガスクロマトグラフィー及びFT−IRで分析し、得
られた化合物はCF3COFであることを確認した。収
率はトリフルオロエタノールを基準として40%であっ
た。
(0.43mol)を仕込んだ1Lモネル製の反応器にCH2(C
OF)2を12.1g(0.112mol)凝縮させ、0℃に保持して内
圧上昇を管理し、フッ素ガスを0.1g/hで徐々に吹き込み
反応させた。生成物による全圧が0.44気圧になったとこ
ろで、フッ素ガスの吹き込みを終了させた。反応生成物
を分離精製して、CF2(COF)2 1.7g(0.0118mol)を
得た。
MRでCF2(COF)2であることを確認した。収率は10
%であった。
グ]調製例1で合成したFCOFおよび酸素を表1に示
す割合で混合した混合ガスを用いて、圧力250Pa、
入力Rf電力750W、トータルガス流量300sccm、
電極温度300℃、電極間距離50mmの条件下で、Si
O2膜を堆積したシリコンウェハーをCVDチャンバー
内に置いてSiO2膜をクリーニングした。また、クリ
ーニング終了後に発生する排ガス中のCF4について
は、排ガスを15.5リットル/分の窒素で希釈し、FT
-IRにより測定した。
結果を表1に示す。また、クリーニング終了後に得られ
る排ガス中のCF4含量を表1に示す。
2で合成したCF3COFおよび酸素を、表2に示す割
合で混合した混合ガスを用いて、実施例1等と同様の条
件で、SiO2膜のクリーニングをした。
了後に得られる排ガス中のCF4含量を表2に示す。
す割合でC2F6と酸素とを混合した混合ガスを用いて、
実施例1等と同様の条件で、SiO2膜のクリーニング
をした。結果を表3に示す。また、クリーニング終了後
に得られる排ガス中のCF4含量を表3に示す。
のC3F7COF(シンクエスト社製、ヘプタフルオロブ
チリルフルオライド 98%:カタログナンバー2116-2
-07)および酸素を、表4に示す割合で混合した混合ガ
スを用いて、実施例1と同様の条件で、SiO2膜のク
リーニングをした。
了後に得られる排ガス中のCF4含量を表4に示す。
例3で合成したCF2(COF)2および酸素を、表5に
示す割合で混合した混合ガスを用いて、実施例1と同様
の条件で、SiO2膜のクリーニングをした。
了後に得られる排ガス中のCF4含量を表5に示す。
6)
石英製の反応容器に一酸化炭素(CO)5.6g(0.2mo
l)を装入し、これに窒素ガスで20モル%に希釈した
フッ素ガス26リットル(F2の量が0.23mol)を徐
々に添加して、0℃で1時間反応させた。反応生成物を
分離精製してFCOFを6.6g(0.1mol)得た。得
られた化合物をガスクロマトグラフィー及びFT−IR
で分析し、得られた化合物はFCOFであることを確認
した。収率は一酸化炭素を基準とした場合50%であっ
た。
lのSUS316製の反応容器にトリフルオロエタノー
ル(CF3CH2OH)を20g(0.2mol)計りとり、
これに窒素ガスで20モル%に希釈したフッ素ガス30
リットル(F2の量が0.27mol)を添加して、0℃で
5時間反応させた。反応生成物を分離精製してCF3C
OFを9.2g(0.08mol)得た。得られた化合物を
ガスクロマトグラフィー及びFT−IRで分析し、得ら
れた化合物はCF3COFであることを確認した。収率
はトリフルオロエタノールを基準として40%であっ
た。
Claims (26)
- 【請求項1】 FCOFとO2と、必要に応じてその他
のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたとき、
FCOFとO2との含有量の合計が70〜100モル%
であることを特徴とするチャンバークリーニング用ガ
ス。 - 【請求項2】 前記FCOFとO2の混合モル比(FC
OF/O2)の値が、1≦FCOF/O2≦9であることを
特徴とする請求項1に記載のチャンバークリーニング用
ガス。 - 【請求項3】 CF3OCOFとO2と、必要に応じてそ
の他のガスとを含むことを特徴とするチャンバークリー
ニング用ガス。 - 【請求項4】 CF3OCF2OCOFとO2と、必要に
応じてその他のガスとを含むことを特徴とするチャンバ
ークリーニング用ガス。 - 【請求項5】 FCOF、CF3OCOFおよびCF3O
CF2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1種
のフッ素化合物とO2と、必要に応じてその他のガスと
を含み、全ガス量を100モル%としたとき、FCO
F、CF3OCOFおよびCF3OCF2OCOFからな
る群から選ばれる少なくとも1種のフッ素化合物の合計
含有量とO2の含有量との合計が70〜100モル%で
あることを特徴とするチャンバークリーニング用ガス。 - 【請求項6】 CF3COFとO2と、必要に応じてその
他のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたと
き、CF3COFとO2との含有量の合計が70〜100
モル%であることを特徴とするチャンバークリーニング
用ガス。 - 【請求項7】 前記CF3COFとO2の混合モル比(C
F3COF/O2)の値が、0.25≦CF3COF/O2≦
1.5であることを特徴とする請求項6に記載のチャン
バークリーニング用ガス。 - 【請求項8】 C3F7COFとO2と、必要に応じてそ
の他のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたと
き、C3F7COFとO2との含有量の合計が70〜10
0モル%であることを特徴とするチャンバークリーニン
グ用ガス。 - 【請求項9】 CF2(COF)2とO2と、必要に応じ
てその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とし
たとき、CF2(COF)2とO2との含有量の合計が7
0〜100モル%であることを特徴とするチャンバーク
リーニング用ガス。 - 【請求項10】 前記その他のガスが、N2,He,N
e,Ar,Kr,XeおよびRnから選ばれる少なくと
も1種の不活性ガスであることを特徴とする請求項1〜
9のいずれかに記載のチャンバークリーニング用ガス。 - 【請求項11】 前記その他のガスが、CF3OCOF
および/またはCF3OCF2OCOFを含むことを特徴
とする請求項1に記載のチャンバークリーニング用ガ
ス。 - 【請求項12】 前記チャンバークリーニング用ガス
が、CVD装置チャンバーのクリーニング用ガスである
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のチ
ャンバークリーニング用ガス。 - 【請求項13】 前記チャンバークリーニング用ガス
が、ケイ素含有付着物のクリーニング用ガスであること
を特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のチャン
バークリーニング用ガス。 - 【請求項14】 前記ケイ素含有付着物が、(1)ケイ
素、(2)酸素、窒素、フッ素および炭素のうちの少な
くとも1種と、ケイ素とからなる化合物、および(3)
高融点金属シリサイドからなる化合物のうちの少なくと
も1種であることを特徴とする請求項13に記載のチャ
ンバークリーニング用ガス。 - 【請求項15】 FCOFとO2と、必要に応じてその
他のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたと
き、FCOFとO2との含有量の合計が70〜100モ
ル%であることを特徴とするケイ素含有膜用エッチング
ガス。 - 【請求項16】 前記FCOFとO2の混合モル比(F
COF/O2)の値が、1≦FCOF/O2≦9であること
を特徴とする請求項15に記載のケイ素含有膜用エッチ
ングガス。 - 【請求項17】 CF3OCOFとO2と、必要に応じて
その他のガスとを含むことを特徴とするケイ素含有膜用
エッチングガス。 - 【請求項18】 CF3OCF2OCOFとO2と、必要
に応じてその他のガスとを含むことを特徴とするケイ素
含有膜用エッチングガス。 - 【請求項19】 FCOF、CF3OCOFおよびCF3
OCF2OCOFからなる群から選ばれる少なくとも1
種のフッ素化合物とO2と、必要に応じてその他のガス
とを含み、全ガス量を100モル%としたとき、FCO
F、CF3OCOFおよびCF3OCF2OCOFからな
る群から選ばれる少なくとも1種のフッ素化合物の合計
含有量とO2の含有量との合計が70〜100モル%で
あることを特徴とするケイ素含有膜用エッチングガス。 - 【請求項20】 CF3COFとO2と、必要に応じてそ
の他のガスとを含み、全ガス量を100モル%としたと
き、CF3COFとO2との含有量の合計が70〜100
モル%であることを特徴とするケイ素含有膜用エッチン
グガス。 - 【請求項21】 前記CF3COFとO2の混合モル比
(CF3COF/O2)の値が、0.25≦CF3COF/
O2≦1.5であることを特徴とする請求項19に記載
のケイ素含有膜用エッチングガス。 - 【請求項22】 C3F7COFとO2と、必要に応じて
その他のガスとを含み、全ガス量を100モル%とした
とき、C3F7COFとO2との含有量の合計が70〜1
00モル%であることを特徴とするケイ素含有膜用エッ
チングガス。 - 【請求項23】 CF2(COF)2とO2と、必要に応
じてその他のガスとを含み、全ガス量を100モル%と
したとき、CF2(COF)2とO2との含有量の合計が
70〜100モル%であることを特徴とするケイ素含有
膜用エッチングガス。 - 【請求項24】 前記その他のガスが、N2,He,N
e,Ar,Kr,XeおよびRnから選ばれる少なくと
も1種の不活性ガスであることを特徴とする請求項15
〜23のいずれかに記載のケイ素含有膜用エッチングガ
ス。 - 【請求項25】 前記その他のガスが、CF3OCOF
および/またはCF3OCF2OCOFを含むことを特徴
とする請求項15に記載のケイ素含有膜用エッチングガ
ス。 - 【請求項26】 前記ケイ素含有膜が、(1)ケイ素
膜、(2)酸素、窒素、フッ素および炭素のうちの少な
くとも1種と、ケイ素とからなる膜、および(3)高融
点金属シリサイド膜のうちの少なくとも1種であること
を特徴とする請求項15〜25のいずれかに記載のケイ
素含有膜用エッチングガス。
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