JP2003297807A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JP2003297807A JP2003297807A JP2002098494A JP2002098494A JP2003297807A JP 2003297807 A JP2003297807 A JP 2003297807A JP 2002098494 A JP2002098494 A JP 2002098494A JP 2002098494 A JP2002098494 A JP 2002098494A JP 2003297807 A JP2003297807 A JP 2003297807A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板上の酸化シリコン層または窒化
シリコン層をエッチングする方法において、エッチング
ガスとして地球温暖化ガスを含まず、しかも高選択比、
高アスペクト比、及び実用的なエッチング速度が得られ
るエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチングガスとして弗化アルコールを
含むガスを用いて、シリコン基板上の酸化酸化シリコン
層または窒化シリコン層を選択的にエッチングする。
シリコン層をエッチングする方法において、エッチング
ガスとして地球温暖化ガスを含まず、しかも高選択比、
高アスペクト比、及び実用的なエッチング速度が得られ
るエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチングガスとして弗化アルコールを
含むガスを用いて、シリコン基板上の酸化酸化シリコン
層または窒化シリコン層を選択的にエッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板上の
酸化シリコン層または窒化シリコン層を、エッチングす
る方法に関する。さらに詳細には、シリコン基板上の酸
化シリコン層または窒化シリコン層を、フルオロカーボ
ン等の地球温暖化ガスを使用することなく、高選択比、
高アスペクト比でエッチングする方法に関する。
酸化シリコン層または窒化シリコン層を、エッチングす
る方法に関する。さらに詳細には、シリコン基板上の酸
化シリコン層または窒化シリコン層を、フルオロカーボ
ン等の地球温暖化ガスを使用することなく、高選択比、
高アスペクト比でエッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体産業の発展とともに、半導
体デバイスの高性能化、高集積化が進み、そのデザイン
ルールは微小化されつつあり、エッチングにおいても、
高選択比（エッチング材料と下地材料とのエッチング速
度比）、高アスペクト比（エッチングするパターンの高
さと幅の比）が得られ、微細加工が可能な方法が開発さ
れてきた。シリコン系半導体においては、半導体膜の材
料として、単結晶シリコン、酸化シリコン、窒化シリコ
ン等が使用されており、各々材料に適したエッチング条
件が選定されている。
体デバイスの高性能化、高集積化が進み、そのデザイン
ルールは微小化されつつあり、エッチングにおいても、
高選択比（エッチング材料と下地材料とのエッチング速
度比）、高アスペクト比（エッチングするパターンの高
さと幅の比）が得られ、微細加工が可能な方法が開発さ
れてきた。シリコン系半導体においては、半導体膜の材
料として、単結晶シリコン、酸化シリコン、窒化シリコ
ン等が使用されており、各々材料に適したエッチング条
件が選定されている。
【０００３】シリコン系半導体におけるプラズマエッチ
ング法は、例えば電極を有する石英製の円筒形反応容器
に、エッチングガスとしてＣＦ４を導入し、高周波電力
を印加して活性なＦラジカルを作り、酸化シリコン、窒
化シリコンのエッチングを行なうものである。しかしな
がら、このエッチング法では、加工形状は等方的であ
り、微細化に限界があった。そこで、一対の平行平板電
極間に、高周波電力を印加することにより、異方的なエ
ッチングが可能な反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）
が開発され、近年実用化されている。
ング法は、例えば電極を有する石英製の円筒形反応容器
に、エッチングガスとしてＣＦ４を導入し、高周波電力
を印加して活性なＦラジカルを作り、酸化シリコン、窒
化シリコンのエッチングを行なうものである。しかしな
がら、このエッチング法では、加工形状は等方的であ
り、微細化に限界があった。そこで、一対の平行平板電
極間に、高周波電力を印加することにより、異方的なエ
ッチングが可能な反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）
が開発され、近年実用化されている。
【０００４】また、シリコン系半導体のエッチング法に
おいては、選択比、アスペクト比、エッチング速度等の
向上を目的として、ＣＦ４等のフルオロカーボン以外の
ガスも用いる方法が開発されてきた。例えば、フルオロ
カ−ボン又はハイドロフルオロカ−ボンの内少なくとも
１つ以上とＨｅの混合ガスを用いる方法（特開平７−３
３５６１１号公報）、少なくとも硫化炭素化合物を含む
エッチングガスを用いる方法（特開平８−２２２５２２
号公報）、一般式がＣｍＦｎで表されるフルオロカーボ
ン化合物と、酸素と不活性ガスを含むエッチングガスを
用いる方法（特開平１０−９８０２１号公報）、ＳｉＦ
４を含むエッチングガスを用いる方法（特開平１１−９
７４１４号公報）等がある。
おいては、選択比、アスペクト比、エッチング速度等の
向上を目的として、ＣＦ４等のフルオロカーボン以外の
ガスも用いる方法が開発されてきた。例えば、フルオロ
カ−ボン又はハイドロフルオロカ−ボンの内少なくとも
１つ以上とＨｅの混合ガスを用いる方法（特開平７−３
３５６１１号公報）、少なくとも硫化炭素化合物を含む
エッチングガスを用いる方法（特開平８−２２２５２２
号公報）、一般式がＣｍＦｎで表されるフルオロカーボ
ン化合物と、酸素と不活性ガスを含むエッチングガスを
用いる方法（特開平１０−９８０２１号公報）、ＳｉＦ
４を含むエッチングガスを用いる方法（特開平１１−９
７４１４号公報）等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のプラズマエッチ
ング方法は、いずれもエッチングガスとしてフルオロカ
ーボンを用いることが必須条件であるか、またはフルオ
ロカーボンを用いることが好ましい方法である。しかし
ながら、フルオロカーボンは非常に安定な化合物であり
地球温暖化に対する影響が大きいため、大気に放出した
場合の環境への悪影響が懸念されている。このためフル
オロカーボン等の地球温暖化ガスを使用しないエッチン
グ方法が望まれるが、このような地球温暖化ガスを使用
することなく、高い選択比及びアスペクト比が得られる
プラズマエッチング方法は開発されていない。
ング方法は、いずれもエッチングガスとしてフルオロカ
ーボンを用いることが必須条件であるか、またはフルオ
ロカーボンを用いることが好ましい方法である。しかし
ながら、フルオロカーボンは非常に安定な化合物であり
地球温暖化に対する影響が大きいため、大気に放出した
場合の環境への悪影響が懸念されている。このためフル
オロカーボン等の地球温暖化ガスを使用しないエッチン
グ方法が望まれるが、このような地球温暖化ガスを使用
することなく、高い選択比及びアスペクト比が得られる
プラズマエッチング方法は開発されていない。
【０００６】従って、本発明が解決しようとする課題
は、シリコン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコ
ン層をエッチングする方法において、エッチングガスと
して地球温暖化ガスを含まず、しかも高選択比、高アス
ペクト比、及び実用的なエッチング速度が得られるエッ
チング方法を提供することである。
は、シリコン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコ
ン層をエッチングする方法において、エッチングガスと
して地球温暖化ガスを含まず、しかも高選択比、高アス
ペクト比、及び実用的なエッチング速度が得られるエッ
チング方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決すべく鋭意検討した結果、シリコン基板上の
酸化シリコン層または窒化シリコン層をエッチングする
ための非温暖化ガスとして、弗化アルコールを用いるこ
とにより、高選択比、高アスペクト比、及び実用的なエ
ッチング速度が得られることを見い出し本発明に到達し
た。すなわち本発明は、シリコン基板上に酸化シリコン
層または窒化シリコン層を有するウェハーを、弗化アル
コールを含むガスと接触させて、該酸化シリコン層また
は窒化シリコン層を選択的にエッチングすることを特徴
とするエッチング方法である。
課題を解決すべく鋭意検討した結果、シリコン基板上の
酸化シリコン層または窒化シリコン層をエッチングする
ための非温暖化ガスとして、弗化アルコールを用いるこ
とにより、高選択比、高アスペクト比、及び実用的なエ
ッチング速度が得られることを見い出し本発明に到達し
た。すなわち本発明は、シリコン基板上に酸化シリコン
層または窒化シリコン層を有するウェハーを、弗化アル
コールを含むガスと接触させて、該酸化シリコン層また
は窒化シリコン層を選択的にエッチングすることを特徴
とするエッチング方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、シリコン基板上の酸化
シリコン層または窒化シリコン層を選択的にエッチング
する方法に適用される。本発明のエッチング方法は、エ
ッチングガスとして弗化アルコールを含むガスを用い
て、シリコン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコ
ン層を選択的にエッチングする方法である。
シリコン層または窒化シリコン層を選択的にエッチング
する方法に適用される。本発明のエッチング方法は、エ
ッチングガスとして弗化アルコールを含むガスを用い
て、シリコン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコ
ン層を選択的にエッチングする方法である。
【０００９】本発明のエッチング方法において、エッチ
ングガスとして用いられる弗化アルコールとしては、パ
ーフルオロメタノール、パーフルオロエタノール、パー
フルオロプロパノール、1,1,1-トリフルオロエタノー
ル、1,1,1,-トリフルオロプロパノール、1,1,1,-2,2,-
ペンタフルオロプロパノール、または1,1,1,-3,3,3-ヘ
キサフルオロイソプロパノール等を例示することができ
る。
ングガスとして用いられる弗化アルコールとしては、パ
ーフルオロメタノール、パーフルオロエタノール、パー
フルオロプロパノール、1,1,1-トリフルオロエタノー
ル、1,1,1,-トリフルオロプロパノール、1,1,1,-2,2,-
ペンタフルオロプロパノール、または1,1,1,-3,3,3-ヘ
キサフルオロイソプロパノール等を例示することができ
る。
【００１０】本発明のエッチング方法においては、プラ
ズマ中で一部の弗化アルコールからＣＦ３ラジカルある
いはＣＦ３イオンが生成し、さらにこれらのラジカルあ
るいはイオンから、ＣＦｎラジカル、ＣＦｎイオン（ｎ
は１または２）、Ｆラジカル、Ｆイオンが生成すると考
えられる。弗化アルコールを用いて、シリコン基板上の
酸化シリコン層または窒化シリコン層をエッチングする
場合、ＣＦ４を用いた場合と同等の選択比（酸化シリコ
ンとシリコンとのエッチング速度比、または窒化シリコ
ンとシリコンとのエッチング速度比）、アスペクト比
（エッチングするパターンの高さと幅の比）、及びエッ
チング速度が得られる。
ズマ中で一部の弗化アルコールからＣＦ３ラジカルある
いはＣＦ３イオンが生成し、さらにこれらのラジカルあ
るいはイオンから、ＣＦｎラジカル、ＣＦｎイオン（ｎ
は１または２）、Ｆラジカル、Ｆイオンが生成すると考
えられる。弗化アルコールを用いて、シリコン基板上の
酸化シリコン層または窒化シリコン層をエッチングする
場合、ＣＦ４を用いた場合と同等の選択比（酸化シリコ
ンとシリコンとのエッチング速度比、または窒化シリコ
ンとシリコンとのエッチング速度比）、アスペクト比
（エッチングするパターンの高さと幅の比）、及びエッ
チング速度が得られる。
【００１１】前述のような弗化アルコールは、常温、常
圧で液体であり、エッチングの際には気化させて使用す
る必要がある。また、弗化アルコールは正確な流量でエ
ッチング装置に供給することが好ましい。従って、容器
に充填された弗化アルコールを、液体マスフローコント
ローラーで流量制御して気化器に導入し、気化器で気化
させてエッチング装置に供給することが好ましい。ま
た、弗化アルコールは９９．９９％以上の高純度である
ことが好ましく、使用する前に水等の不純物を除去して
おく必要がある。
圧で液体であり、エッチングの際には気化させて使用す
る必要がある。また、弗化アルコールは正確な流量でエ
ッチング装置に供給することが好ましい。従って、容器
に充填された弗化アルコールを、液体マスフローコント
ローラーで流量制御して気化器に導入し、気化器で気化
させてエッチング装置に供給することが好ましい。ま
た、弗化アルコールは９９．９９％以上の高純度である
ことが好ましく、使用する前に水等の不純物を除去して
おく必要がある。
【００１２】弗化アルコールの精製方法としては、例え
ば、弗化アルコールを還元ニッケル触媒と接触させたの
ち、合成ゼオライト、シリカゲル、またはアルミナと接
触させて不純物を除去する方法（特開２０００−２４７
９１８号公報）、あるいは、弗化アルコールを酸化銅と
二酸化マンガンを有効成分とする組成物に貴金属又は貴
金属塩を含有させてなる酸化剤に接触させた後、合成ゼ
オライト、シリカゲル、またはアルミナと接触させて不
純物を除去する方法（特開２０００−２４７９１９号公
報）がある。
ば、弗化アルコールを還元ニッケル触媒と接触させたの
ち、合成ゼオライト、シリカゲル、またはアルミナと接
触させて不純物を除去する方法（特開２０００−２４７
９１８号公報）、あるいは、弗化アルコールを酸化銅と
二酸化マンガンを有効成分とする組成物に貴金属又は貴
金属塩を含有させてなる酸化剤に接触させた後、合成ゼ
オライト、シリカゲル、またはアルミナと接触させて不
純物を除去する方法（特開２０００−２４７９１９号公
報）がある。
【００１３】弗化アルコールガスは、通常１〜５００ｃ
ｃｍ、好ましくは５〜１００ｃｃｍで半導体膜に供給さ
れる。弗化アルコールガスの供給量が１ｃｃｍ未満の場
合はエッチング速度が遅く、また５００ｃｃｍを超える
場合は炭素が析出し半導体膜の品質に悪影響を与える虞
を生じる。弗化アルコールは、通常はヘリウム、ネオ
ン、アルゴン等の不活性ガスで希釈されてエッチングガ
スとして使用される。しかし、さらにエッチングガスに
水素を含ませることにより、シリコン基板に対するエッ
チング速度を低下させて選択比を向上させることができ
る。また、必要に応じて、エッチングガスに酸素を含ま
せて使用することもできる。
ｃｍ、好ましくは５〜１００ｃｃｍで半導体膜に供給さ
れる。弗化アルコールガスの供給量が１ｃｃｍ未満の場
合はエッチング速度が遅く、また５００ｃｃｍを超える
場合は炭素が析出し半導体膜の品質に悪影響を与える虞
を生じる。弗化アルコールは、通常はヘリウム、ネオ
ン、アルゴン等の不活性ガスで希釈されてエッチングガ
スとして使用される。しかし、さらにエッチングガスに
水素を含ませることにより、シリコン基板に対するエッ
チング速度を低下させて選択比を向上させることができ
る。また、必要に応じて、エッチングガスに酸素を含ま
せて使用することもできる。
【００１４】本発明のエッチング方法を実施するための
エッチング装置としては、特に限定されることはない
が、例えば図１に示すようなマグネトロン方式の反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を挙げることができ
る。図１の反応性イオンエッチング装置は、エッチング
室１、ガス導入口２、ガス排出口３、高周波電源４、平
行平板電極５、永久磁石６等により構成される。本発明
のエッチング方法を実施する際には、エッチング室にウ
ェハーが設置され、所定の圧力及び温度に設定された
後、ガス導入口から前述の弗化アルコールを含むガスが
エッチング室に供給されるとともに、平行平板電極間に
高周波電力が印加される。
エッチング装置としては、特に限定されることはない
が、例えば図１に示すようなマグネトロン方式の反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を挙げることができ
る。図１の反応性イオンエッチング装置は、エッチング
室１、ガス導入口２、ガス排出口３、高周波電源４、平
行平板電極５、永久磁石６等により構成される。本発明
のエッチング方法を実施する際には、エッチング室にウ
ェハーが設置され、所定の圧力及び温度に設定された
後、ガス導入口から前述の弗化アルコールを含むガスが
エッチング室に供給されるとともに、平行平板電極間に
高周波電力が印加される。
【００１５】本発明のエッチング方法において、エッチ
ングの際のガス圧力及び温度には特に限定はないが、通
常、ガス圧力は０．１〜１０００Ｐａであり、温度は室
温または室温近辺の温度（０〜１００℃）である。ま
た、平行平板電極間の放電周波数等は使用されるエッチ
ング装置等により異なり一概に限定することはできない
が、図１のようなマグネトロン方式の反応性イオンエッ
チング装置では、５〜５０ＭＨｚである。
ングの際のガス圧力及び温度には特に限定はないが、通
常、ガス圧力は０．１〜１０００Ｐａであり、温度は室
温または室温近辺の温度（０〜１００℃）である。ま
た、平行平板電極間の放電周波数等は使用されるエッチ
ング装置等により異なり一概に限定することはできない
が、図１のようなマグネトロン方式の反応性イオンエッ
チング装置では、５〜５０ＭＨｚである。
【００１６】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
るが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００１７】実施例１
シリコン基板上に酸化シリコン層を有し、さらにレジス
ト層でパターン被覆されたウェハーを、図１のマグネト
ロン方式の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置にセ
ットした。次に、エッチング室を真空排気した後、エッ
チングガスとして1,1,1,-トリフルオロエタノール（５
０ｃｃｍ）、水素（３０ｃｃｍ）を含むアルゴンガスを
エッチング室に供給するとともに、平行平板電極間に高
周波電力を印加した。尚、エッチングは、ガス圧力１
３．３Ｐａ、５５℃、ＲＦパワー密度０．６６Ｗ／ｃｍ
２の条件で行なった。エッチング終了後、ウェハーを調
査した結果、選択比３００、パターン幅１．３μｍの径
を有するホールが形成されていることが確認された。
ト層でパターン被覆されたウェハーを、図１のマグネト
ロン方式の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置にセ
ットした。次に、エッチング室を真空排気した後、エッ
チングガスとして1,1,1,-トリフルオロエタノール（５
０ｃｃｍ）、水素（３０ｃｃｍ）を含むアルゴンガスを
エッチング室に供給するとともに、平行平板電極間に高
周波電力を印加した。尚、エッチングは、ガス圧力１
３．３Ｐａ、５５℃、ＲＦパワー密度０．６６Ｗ／ｃｍ
２の条件で行なった。エッチング終了後、ウェハーを調
査した結果、選択比３００、パターン幅１．３μｍの径
を有するホールが形成されていることが確認された。
【００１８】実施例２
実施例１のエッチングにおけるウェハーを、シリコン基
板上に窒化シリコン層を有し、さらにレジスト層でパタ
ーン被覆されたウェハーに替えたほかは実施例１と同様
にしてエッチングを行なった。エッチング終了後、ウェ
ハーを調査した結果、選択比３００、パターン幅０．８
μｍの径を有するホールが形成されていることが確認さ
れた。
板上に窒化シリコン層を有し、さらにレジスト層でパタ
ーン被覆されたウェハーに替えたほかは実施例１と同様
にしてエッチングを行なった。エッチング終了後、ウェ
ハーを調査した結果、選択比３００、パターン幅０．８
μｍの径を有するホールが形成されていることが確認さ
れた。
【００１９】
【発明の効果】本発明のエッチング方法により、シリコ
ン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコン層を、地
球温暖化ガスを排出することなく、しかも高選択比、高
アスペクト比、及び実用的なエッチング速度でエッチン
グすることが可能となった。
ン基板上の酸化シリコン層または窒化シリコン層を、地
球温暖化ガスを排出することなく、しかも高選択比、高
アスペクト比、及び実用的なエッチング速度でエッチン
グすることが可能となった。
【図１】本発明のエッチング方法を実施するためのエッ
チング装置の一例を示す構成図
チング装置の一例を示す構成図
１ エッチング室
２ ガス導入口
３ ガス排出口
４ 高周波電源
５ 平行平板電極
６ 永久磁石
７ ウェハー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F004 AA05 BA04 CA02 DA00 DA24
DB03 DB07
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に酸化シリコン層または
窒化シリコン層を有するウェハーを、弗化アルコールを
含むガスと接触させて、該酸化シリコン層または窒化シ
リコン層を選択的にエッチングすることを特徴とするエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 弗化アルコールを含むガスが、弗化アル
コールのほかに水素を含むガスである請求項１に記載の
エッチング方法。 - 【請求項３】 弗化アルコールガスを、１〜５００ｃｃ
／ｍｉｎで半導体膜に供給してエッチングを行なう請求
項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 エッチングを、反応性イオンエッチング
法で行なう請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項５】 弗化アルコールが、パーフルオロメタノ
ール、パーフルオロエタノール、パーフルオロプロパノ
ール、1,1,1-トリフルオロエタノール、1,1,1,-トリフ
ルオロプロパノール、1,1,1,-2,2,-ペンタフルオロプロ
パノール、または1,1,1,-3,3,3-ヘキサフルオロイソプ
ロパノールである請求項１に記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098494A JP2003297807A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098494A JP2003297807A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003297807A true JP2003297807A (ja) | 2003-10-17 |
Family
ID=29387959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098494A Pending JP2003297807A (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003297807A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047308A1 (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 |
| KR20190019719A (ko) * | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 오씨아이 주식회사 | 실리콘 질화막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
| KR20200011767A (ko) * | 2018-07-25 | 2020-02-04 | 아주대학교산학협력단 | 플라즈마 식각 방법 |
| KR20210032246A (ko) * | 2019-09-16 | 2021-03-24 | 아주대학교산학협력단 | 플라즈마 식각 방법 |
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| KR20220065365A (ko) * | 2020-11-13 | 2022-05-20 | 아주대학교산학협력단 | 플라즈마 식각 방법 |
| WO2024178284A1 (en) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Etching method using oxygen-containing hydrofluorocarbon |
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-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098494A patent/JP2003297807A/ja active Pending
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