JP2008034734A - Method for supplying fluorine compound containing oxygen, and plasma treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライエッチングなどにおけるプラズマ原料としての含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置への供給方法およびプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a method for supplying an oxygen-containing fluorine compound as a plasma raw material to a plasma processing apparatus in dry etching or the like and a plasma processing method.
従来、半導体の製造に用いられるドライエッチングガスや成膜用ガスとして、四フッ化炭素、オクタフルオロシクロブタンなどの飽和フルオロカーボン類が広く知られている。しかし、これらのガスは大気中の寿命が数千年以上と極めて長く、地球温暖化への悪影響が指摘されており、その使用において制限が加わろうとしている。そのため、その代替物として、種々の新しい含フッ素化合物が提案されている。 Conventionally, saturated fluorocarbons such as carbon tetrafluoride and octafluorocyclobutane are widely known as dry etching gas and film forming gas used for semiconductor production. However, these gases have a very long life in the atmosphere of several thousand years or more, and adverse effects on global warming have been pointed out, and restrictions are imposed on their use. Therefore, various new fluorine-containing compounds have been proposed as alternatives.
例えば、分子中に炭素−炭素二重結合、あるいは三重結合を有する含フッ素化合物、ヘキサフルオロ−1,3−ブタジエン(特許文献1)、ヘキサフルオロ−2−ブチン(特許文献1)などのフッ素化合物;ヘキサフルオロプロペンオキシド(特許文献2);トリフルオロメチル−トリフルオロビニルエーテル(特許文献3)などの含酸素フッ素化合物;を、シリコン酸化物に代表されるシリコン化合物層のドライエッチングに適用する例が報告されている。 For example, a fluorine compound having a carbon-carbon double bond or triple bond in the molecule, hexafluoro-1,3-butadiene (Patent Document 1), hexafluoro-2-butyne (Patent Document 1), etc. An example of applying oxygen-containing fluorine compounds such as hexafluoropropene oxide (Patent Document 2); trifluoromethyl-trifluorovinyl ether (Patent Document 3) to dry etching of a silicon compound layer typified by silicon oxide; It has been reported.
しかしながら、近年における半導体装置の高集積化および高性能化の進展に伴い、半導体装置の製造に用いられるドライエッチングガスや成膜用ガスに対する技術的要求がますます厳しくなってきており、よりエッチング性能に優れるドライエッチングガス、およびより高品質で密着性に優れた膜を成膜できる成膜用ガスの開発が要望されている。 However, with the progress of higher integration and higher performance of semiconductor devices in recent years, technical requirements for dry etching gas and film forming gas used for manufacturing semiconductor devices have become more and more severe. There is a demand for the development of a dry etching gas that excels in quality and a film-forming gas that can form a film with higher quality and excellent adhesion.
本出願人は、先の特願2005−308363号において、式:CxFyO(xは4又は5を表し、yはy/xが1〜1.5を満たす整数を表す。)で示される含酸素フッ素化合物が優れたエッチング性能を有すること、および、かかる含酸素フッ素化合物の中でも、低F/C比を有する含酸素フッ素化合物が特に良好な加工性を付与できることを開示している。 In the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2005-308363, the present applicant has the formula: C x F y O (x represents 4 or 5, y represents an integer satisfying y / x satisfying 1 to 1.5). It is disclosed that the oxygen-containing fluorine compound shown has excellent etching performance, and among such oxygen-containing fluorine compounds, an oxygen-containing fluorine compound having a low F / C ratio can impart particularly good workability. .
低いF/C比を有する含酸素フッ素化合物としては、テトラフルオロフランが代表例であるが、文献(Journal of Chemical Society(C),2146頁,1970年、以下、「文献A」という。)において指摘されているように、この化合物は熱的安定性に乏しく、室温で容易に重合して重合体を形成する性質を有する。そこで、テトラフルオロフランの重合体化のエッチング性能への影響を調べたところ、該性能が低下し得ることが明らかとなった。 Tetrafluorofuran is a typical example of the oxygen-containing fluorine compound having a low F / C ratio. In the literature (Journal of Chemical Society (C), 2146, 1970, hereinafter referred to as “Document A”). As pointed out, this compound has poor thermal stability and has the property of easily polymerizing at room temperature to form a polymer. Therefore, when the influence of the polymerization of tetrafluorofuran on the etching performance was examined, it was found that the performance could be lowered.
従って、本発明は、室温で容易に重合する性質を有する含酸素フッ素化合物、特にテトラフルオロフランを、そのエッチング性能等を実質的に低下させることなく安定にプラズマ処理装置へ供給する方法、そのようにして供給された含酸素フッ素化合物をプラズマ化し、被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法、および、該プラズマ処理方法を用いる半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a method for stably supplying an oxygen-containing fluorine compound having a property of being easily polymerized at room temperature, particularly tetrafluorofuran, to a plasma processing apparatus without substantially reducing the etching performance, etc. It is an object of the present invention to provide a plasma processing method in which the supplied oxygen-containing fluorine compound is converted into plasma and the object to be processed is subjected to plasma processing, and a semiconductor device manufacturing method using the plasma processing method.
本発明者らは、まず、テトラフルオロフランをプラズマ処理装置へ供給する際、テトラフルオロフランの重合防止を目的に重合禁止剤などの化合物の添加を試みた。しかしながら、重合体化を充分に抑制することはできず、エッチング性能等が低下した。そこで、さらに種々の方法について鋭意検討した結果、テトラフルオロフランの重合体を熱分解することにより該化合物のガス状単量体が容易に得られること、及びそのようにして得られたガス状単量体をプラズマ処理装置へ供給すれば優れたエッチング性能、成膜性能およびアッシング性能が発揮されることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors first tried to add a compound such as a polymerization inhibitor for the purpose of preventing polymerization of tetrafluorofuran when supplying tetrafluorofuran to a plasma processing apparatus. However, the polymerization could not be sufficiently suppressed, and the etching performance and the like were lowered. Therefore, as a result of diligent studies on various methods, it was found that a gaseous monomer of the compound can be easily obtained by thermally decomposing a polymer of tetrafluorofuran, and the gaseous unit thus obtained is obtained. It has been found that excellent etching performance, film forming performance and ashing performance can be exhibited by supplying the polymer to the plasma processing apparatus, and the present invention has been completed.
かくして本発明の第1によれば、下記(1)〜(4)に記載の、含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置への供給方法が提供される。
(1)式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなる重合体を熱分解して、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給することを特徴とする含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置への供給方法。
(2)前記重合体を熱分解して得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給する際に、前記含酸素フッ素化合物の濃度を0.0001〜0.02モル/リットルにして供給することを特徴とする(1)に記載の供給方法。
(3)含酸素フッ素化合物がテトラフルオロフランであることを特徴とする(1)または(2)に記載の供給方法。
(4)プラズマ処理装置が、プラズマエッチング装置またはプラズマCVD法による成膜装置であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の供給方法。
Thus, according to the first aspect of the present invention, there is provided a method for supplying an oxygen-containing fluorine compound to a plasma processing apparatus according to the following (1) to (4).
(1) A polymer comprising a repeating unit represented by the formula: C 4 F 4 O is thermally decomposed to obtain an oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O, and then the obtained oxygen-containing compound is obtained. A method for supplying an oxygen-containing fluorine compound to a plasma processing apparatus, comprising supplying an oxygen fluorine compound to the plasma processing apparatus.
(2) When supplying the oxygen-containing fluorine compound obtained by thermally decomposing the polymer to the plasma processing apparatus, the oxygen-containing fluorine compound is supplied at a concentration of 0.0001 to 0.02 mol / liter. (2) The supply method according to (1).
(3) The supply method according to (1) or (2), wherein the oxygen-containing fluorine compound is tetrafluorofuran.
(4) The supply method according to any one of (1) to (3), wherein the plasma processing apparatus is a plasma etching apparatus or a film forming apparatus using a plasma CVD method.
本発明の第2によれば、下記(5)〜(8)に記載のプラズマ処理方法が提供される。(5)式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなる重合体を熱分解して、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給し、該装置内で、前記含酸素フッ素化合物をプラズマ化し、被処理物をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
(6)前記重合体を熱分解して得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給する際に、前記含酸素フッ素化合物の濃度を0.0001〜0.02モル/リットルにして供給することを特徴とする(5)に記載のプラズマ処理方法。
(7)含酸素フッ素化合物がテトラフルオロフランであることを特徴とする(5)または(6)に記載のプラズマ処理方法。
(8)プラズマ処理装置が、プラズマエッチング装置またはプラズマCVD法による成膜装置であることを特徴とする(5)〜(7)のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the plasma processing method according to the following (5) to (8). (5) A polymer comprising a repeating unit represented by the formula: C 4 F 4 O is thermally decomposed to obtain an oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O, and then the obtained oxygen-containing compound is obtained. A plasma processing method, comprising: supplying an oxygen fluorine compound to a plasma processing apparatus; converting the oxygen-containing fluorine compound into plasma in the apparatus;
(6) When supplying the oxygen-containing fluorine compound obtained by pyrolyzing the polymer to the plasma processing apparatus, the oxygen-containing fluorine compound is supplied at a concentration of 0.0001 to 0.02 mol / liter. (6) The plasma processing method according to (5).
(7) The plasma processing method according to (5) or (6), wherein the oxygen-containing fluorine compound is tetrafluorofuran.
(8) The plasma processing method according to any one of (5) to (7), wherein the plasma processing apparatus is a plasma etching apparatus or a film forming apparatus using a plasma CVD method.
本発明の第3によれば、下記(9)に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
(9)前記(5)〜(8)いずれかに記載のプラズマ処理方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the following (9).
(9) A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plasma processing method according to any one of (5) to (8) is used.
本発明によれば、室温で容易に重合する性質を有する含酸素フッ素化合物を、そのエッチング性能等を実質的に低下させることなく安定にプラズマ処理装置へ供給することが可能となり、該装置内において、被処理物に対し所望のプラズマ処理を効率よく実施することができる。 According to the present invention, an oxygen-containing fluorine compound having a property of being easily polymerized at room temperature can be stably supplied to a plasma processing apparatus without substantially reducing its etching performance and the like. The desired plasma treatment can be efficiently performed on the workpiece.
以下、本発明を詳細に説明する。
1)含酸素フッ素化合物の供給方法
本発明の含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置への供給方法は、式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなる重合体(以下、単に「重合体」ということがある。)を熱分解して、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物(以下、単に「含酸素フッ素化合物」ということがある。)を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1) Supplying method of oxygen-containing fluorine compound The method of supplying the oxygen-containing fluorine compound to the plasma processing apparatus of the present invention is a polymer comprising a repeating unit represented by the formula: C 4 F 4 O (hereinafter simply “polymer”). To obtain an oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O (hereinafter sometimes simply referred to as “oxygen-containing fluorine compound”). The obtained oxygen-containing fluorine compound is supplied to a plasma processing apparatus.
(1)重合体
本発明に用いる重合体としては、式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなり、熱分解することにより、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物がガス状単量体として得られるものであれば、特に制限されない。本発明に用いる重合体の具体例としては、テトラフルオロフランの重合体;テトラフルオロシクロブテノンの重合体;テトラフルオロ−1−ブチン−3−オンの重合体;テトラフルオロフラン、テトラフルオロシクロブテノンおよびテトラフルオロ−1−ブチン−3−オンからなる群より選択される少なくとも2種の化合物の重合体などが挙げられる。中でも、テトラフルオロフランの重合体が特に好ましい。
これらの重合体はいずれも公知の方法(例えば、前記文献Aに記載の方法)を参照して適宜製造することができる。例えば、テトラフルオロフランの場合、文献Aには、テトラフルオロフランの重合体の推定構造として、フラン環の2位、及び5位で結合した重合体の構造が記されている。
(1) as the polymer used in the polymer present invention have the formula: consist
Any of these polymers can be appropriately produced by referring to a known method (for example, the method described in Document A). For example, in the case of tetrafluorofuran, Document A describes the structure of a polymer bonded at the 2nd and 5th positions of the furan ring as the estimated structure of the tetrafluorofuran polymer.
(2)重合体の熱分解
本発明においては、前記重合体を熱分解して、ガス状単量体として含酸素フッ素化合物を得る。ここで、重合体の熱分解とは、重合体を所定温度に加熱することにより、重合体の少なくとも一部を、その構成単位である単量体に分解することをいう。重合体の熱分解により、所望のプラズマ処理が可能になる量の含酸素フッ素化合物のガス状単量体が得られればよく、熱分解の程度には特に制限はない。
(2) Thermal decomposition of polymer In the present invention, the polymer is thermally decomposed to obtain an oxygen-containing fluorine compound as a gaseous monomer. Here, the thermal decomposition of a polymer means that at least a part of the polymer is decomposed into its constituent unit monomer by heating the polymer to a predetermined temperature. There is no particular limitation on the degree of thermal decomposition as long as the gaseous monomer of the oxygen-containing fluorine compound can be obtained by thermal decomposition of the polymer in an amount that enables the desired plasma treatment.
重合体の熱分解は、例えば、前記重合体を反応容器に入れ、該反応容器を電気炉内に置き、電気炉内の温度を上昇させて重合体を加熱することで容易に行うことができる。 The thermal decomposition of the polymer can be easily performed by, for example, placing the polymer in a reaction vessel, placing the reaction vessel in an electric furnace, and increasing the temperature in the electric furnace to heat the polymer. .
用いる反応容器としては特に限定されないが、重合体を容器内に充填する必要があるため、上部にフランジを付した形態の容器が好ましい。例えば、有機金属気相成長(MOCVD)用途で使用されているような反応容器(例えば、ステンレス製の反応容器)が挙げられる。また、熱分解により生じたガス状単量体をプラズマ処理装置に供給するため、通常、耐熱性バルブが付された反応容器を用いる。 Although it does not specifically limit as a reaction container to be used, Since a polymer needs to be filled in a container, the container of the form which attached the flange to the upper part is preferable. For example, a reaction vessel (for example, a reaction vessel made of stainless steel) used in metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) applications can be mentioned. Moreover, in order to supply the gaseous monomer generated by thermal decomposition to the plasma processing apparatus, a reaction vessel provided with a heat resistant valve is usually used.
電気炉内の温度を上昇させる方式としては、特に限定されず、ヒーター式、熱媒式、電磁式、誘電式などが適宜採用できる。 The method for raising the temperature in the electric furnace is not particularly limited, and a heater type, a heat medium type, an electromagnetic type, a dielectric type, and the like can be appropriately employed.
重合体の加熱温度は、前記重合体が熱分解されて、ガス状単量体として含酸素フッ素化合物が生成する温度であればよい。加熱温度は、通常350〜600℃、好ましくは400〜500℃である。加熱は所望の温度まで連続的に行っても、断続的に行ってもよい。加熱時間や加熱時の圧力は、含酸素フッ素化合物の生成量や重合体の熱分解効率に応じて適宜調整すればよい。通常、常温(25℃)、常圧(0.1MPa)の条件下に重合体を加熱すればよい。 The heating temperature of the polymer may be a temperature at which the polymer is thermally decomposed to produce an oxygen-containing fluorine compound as a gaseous monomer. The heating temperature is usually 350 to 600 ° C, preferably 400 to 500 ° C. Heating may be performed continuously to a desired temperature or intermittently. What is necessary is just to adjust a heating time and the pressure at the time of heating suitably according to the production amount of an oxygen-containing fluorine compound and the thermal decomposition efficiency of a polymer. Usually, the polymer may be heated under conditions of normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (0.1 MPa).
なお、熱分解による重合体からの含酸素フッ素化合物の生成は、以下のようにして確認することができる。
前記重合体をバルブを付した反応容器に入れ、該反応容器を電気炉内に置き、バルブアウトを、ドライアイス/アセトン浴に浸すなどの方法により冷却したガラス製トラップに接続する。
次いで、電気炉内の温度を上昇させて反応容器を徐々に加熱して、重合体の熱分解を行うと同時に、熱分解により発生するガスをガラス製トラップ内に液状物として捕集する。
ガラス製トラップ内に捕集された液状物が式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物であること、及びその生成量は、ガスクロマトグラフィー分析(GC分析)、ガスクロマトグラフィー・質量分析(GC−MS分析)および核磁気共鳴分光分析(NMR分析)により適宜確認することができる。
In addition, the production | generation of the oxygen-containing fluorine compound from the polymer by thermal decomposition can be confirmed as follows.
The polymer is placed in a reaction vessel equipped with a valve, the reaction vessel is placed in an electric furnace, and the valve-out is connected to a glass trap cooled by a method such as immersion in a dry ice / acetone bath.
Next, the temperature in the electric furnace is raised and the reaction vessel is gradually heated to thermally decompose the polymer, and at the same time, the gas generated by the thermal decomposition is collected as a liquid in a glass trap.
The liquid substance collected in the glass trap is an oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O, and the production amount thereof is determined by gas chromatography analysis (GC analysis), gas chromatography It can confirm suitably by mass spectrometry (GC-MS analysis) and nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR analysis).
得られる式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物は、その構成原子であるフッ素原子および炭素原子の数の比F/Cが1であり、選択性良くエッチング加工できるドライエッチング用ガス、あるいは、強固な膜が形成できる成膜用ガスとして有用である。 The obtained oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O has a ratio F / C of the number of fluorine atoms and carbon atoms of its constituent atoms of 1 and can be etched with good selectivity. It is useful as a gas or a film forming gas capable of forming a strong film.
例えば、テトラフルオロフランの重合体の熱分解によりガス状単量体としてテトラフルオロフランが、テトラフルオロシクロブテノンの重合体の熱分解によりガス状単量体としてテトラフルオロシクロブテノンが、テトラフルオロ−1−ブチン−3−オンの重合体の熱分解によりガス状単量体としてテトラフルオロ−1−ブチン−3−オンが、テトラフルオロフラン、テトラフルオロシクロブテノンおよびテトラフルオロ−1−ブチン−3−オンからなる群より選択される少なくとも2種の化合物の重合体の熱分解によりガス状単量体として各構成単量体成分が、それぞれ得られる。そのようにして得られるガス状単量体としての含酸素フッ素化合物としてはテトラフルオロフランが特に好ましい。 For example, tetrafluorofuran as a gaseous monomer by thermal decomposition of a polymer of tetrafluorofuran, and tetrafluorocyclobutenone as a gaseous monomer by thermal decomposition of a polymer of tetrafluorocyclobutenone. As a gaseous monomer, tetrafluoro-1-butyn-3-one is converted into tetrafluorofuran, tetrafluorocyclobutenone and tetrafluoro-1-butyne by thermal decomposition of a polymer of -1-butyn-3-one. Each constituent monomer component is obtained as a gaseous monomer by thermal decomposition of a polymer of at least two compounds selected from the group consisting of 3-one. Tetrafluorofuran is particularly preferred as the oxygen-containing fluorine compound as the gaseous monomer thus obtained.
テトラフルオロフランの構造式を式(i)に、テトラフルオロシクロブテノンの構造式を式(ii)に、テトラフルオロ−1−ブチン−3−オンの構造式を式(iii)に、それぞれ示す。 The structural formula of tetrafluorofuran is shown in formula (i), the structural formula of tetrafluorocyclobutenone is shown in formula (ii), and the structural formula of tetrafluoro-1-butyn-3-one is shown in formula (iii). .
(3)含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置への供給
本発明においては、前記重合体を熱分解して得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置内へ供給する。
含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給するに際しては、必要に応じて、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンなどの不活性ガスを適当な割合で混合しても良い。また、プラズマ処理装置がプラズマドライエッチング装置である場合には、更に酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素のような含酸素ガスを混合しても構わない。
(3) Supply of oxygen-containing fluorine compound to plasma processing apparatus In the present invention, an oxygen-containing fluorine compound obtained by thermally decomposing the polymer is supplied into the plasma processing apparatus.
When supplying the oxygen-containing fluorine compound to the plasma processing apparatus, an inert gas such as helium, neon, argon, or xenon may be mixed at an appropriate ratio as necessary. When the plasma processing apparatus is a plasma dry etching apparatus, oxygen-containing gas such as oxygen, ozone, carbon dioxide, carbon monoxide may be further mixed.
本発明においては、含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給する際において、前記含酸素フッ素化合物の濃度を、好ましくは0.0001〜0.02モル/リットル、より好ましくは0.001〜0.02モル/リットル、さらに好ましくは0.01〜0.02モル/リットルにして供給する。ここで、含酸素フッ素化合物の濃度とは、重合体の分解に使用した反応容器の容積に占める含酸素フッ素化合物の量を表す。 In the present invention, when supplying the oxygen-containing fluorine compound to the plasma processing apparatus, the concentration of the oxygen-containing fluorine compound is preferably 0.0001 to 0.02 mol / liter, more preferably 0.001 to 0.00. It is supplied at 02 mol / liter, more preferably 0.01 to 0.02 mol / liter. Here, the concentration of the oxygen-containing fluorine compound represents the amount of the oxygen-containing fluorine compound in the volume of the reaction vessel used for the decomposition of the polymer.
含酸素フッ素化合物の濃度が上記範囲内にあれば、熱分解により得られた含酸素フッ素化合物が、熱分解時の余熱により再重合するのを効果的に抑止でき、プラズマ処理装置への該化合物の供給量を安定に維持して、所望のプラズマ処理を達成することができる。 If the concentration of the oxygen-containing fluorine compound is within the above range, the oxygen-containing fluorine compound obtained by pyrolysis can be effectively prevented from repolymerizing due to residual heat during the pyrolysis, and the compound to the plasma processing apparatus can be prevented. Thus, a desired plasma treatment can be achieved by maintaining the supply amount of the gas stably.
反応容器内における含酸素フッ素化合物の濃度が所定値となるように調整する方法としては、(α)熱分解により発生する含酸素フッ素化合物の濃度が所定値となるように、反応容器内に入れる重合体の仕込み量を調節する方法、 (β)反応容器内にアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどの不活性ガスを充填して、熱分解により発生する含酸素フッ素化合物を不活性ガスで希釈する方法、並びに、(γ)前記(α)及び(β)の方法を組み合わせた方法、などが挙げられる。 As a method for adjusting the concentration of the oxygen-containing fluorine compound in the reaction vessel to a predetermined value, (α) the oxygen-containing fluorine compound generated by thermal decomposition is placed in the reaction vessel so that the concentration becomes a predetermined value. (Β) Filling the reaction vessel with an inert gas such as argon gas, helium gas or nitrogen gas and diluting the oxygen-containing fluorine compound generated by thermal decomposition with the inert gas And (γ) a method in which the methods (α) and (β) are combined.
含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給する方法としては、特に限定はなく、公知の方法、例えば、マスフローコントローラを用いてプラズマ処理装置へ供給すればよい。含酸素フッ素化合物の供給速度は、特に限定されるものではなく、所望のプラズマ処理が行われるよう適宜調整すればよい。 The method for supplying the oxygen-containing fluorine compound to the plasma processing apparatus is not particularly limited, and may be supplied to the plasma processing apparatus using a known method, for example, a mass flow controller. The supply rate of the oxygen-containing fluorine compound is not particularly limited, and may be appropriately adjusted so that a desired plasma treatment is performed.
本発明に用いるプラズマ処理装置としては、例えば、プラズマエッチング装置、プラズマCVD法による成膜装置、およびプラズマアッシング装置が挙げられる。
プラズマ処理装置のプラズマの発生様式については特に限定されない。例えば、ヘリコン波方式、高周波誘電方式、平行平板方式、マグネトロン方式、マイクロ波方式などが挙げられる。なかでも、高密度領域のプラズマ発生が容易であることから、ヘリコン波方式、高周波誘導方式、又はマイクロ波方式のプラズマ処理装置が好適である。
Examples of the plasma processing apparatus used in the present invention include a plasma etching apparatus, a film forming apparatus using a plasma CVD method, and a plasma ashing apparatus.
There is no particular limitation on the plasma generation mode of the plasma processing apparatus. For example, a helicon wave method, a high frequency dielectric method, a parallel plate method, a magnetron method, a microwave method, and the like can be given. Among these, a helicon wave system, a high frequency induction system, or a microwave system plasma processing apparatus is preferable because plasma generation in a high-density region is easy.
本発明の供給方法によれば、室温付近において重合し易い含酸素フッ素化合物の重合体化を抑制して、プラズマ処理装置内へガスとして安定に供給することが可能となり、該装置内において、所望のプラズマ処理を効率よく実施することができる。 According to the supply method of the present invention, it is possible to suppress the formation of a polymer of an oxygen-containing fluorine compound that is easily polymerized near room temperature and stably supply it as a gas into the plasma processing apparatus. Can be efficiently performed.
また、熱分解により得られる含酸素フッ素化合物の濃度を所定濃度に調整して供給することにより、重合体の熱分解時の余熱に起因する再重合を効果的に防止して、含酸素フッ素化合物のプラズマ処理装置へのより安定した供給が可能となり、所望のプラズマ処理をより効率よく実施することができる。 In addition, by adjusting the concentration of the oxygen-containing fluorine compound obtained by thermal decomposition to a predetermined concentration and supplying it, repolymerization due to residual heat during the thermal decomposition of the polymer is effectively prevented, and the oxygen-containing fluorine compound Therefore, a more stable supply to the plasma processing apparatus becomes possible, and the desired plasma processing can be performed more efficiently.
2)含酸素フッ素化合物を用いるプラズマ処理方法
本発明のプラズマ処理方法は、式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなる重合体を熱分解して、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給し、該装置内で、前記含酸素フッ素化合物をプラズマ化し、被処理物をプラズマ処理することを特徴とする。ここで、被処理物をプラズマ処理するとは、具体的には、プラズマ雰囲気中で被処理物に対し、エッチング、成膜およびアッシングからなる群より選択される少なくとも1つの処理を行うことをいう。
2) Plasma treatment method using oxygen-containing fluorine compound In the plasma treatment method of the present invention, a polymer comprising a repeating unit represented by the formula: C 4 F 4 O is thermally decomposed, and the formula: C 4 F 4 O After obtaining the oxygen-containing fluorine compound represented, the obtained oxygen-containing fluorine compound is supplied to a plasma processing apparatus, the oxygen-containing fluorine compound is converted into plasma in the apparatus, and the object to be processed is plasma-treated. Features. Here, the plasma treatment of the object to be processed specifically means that at least one process selected from the group consisting of etching, film formation, and ashing is performed on the object to be processed in a plasma atmosphere.
前記重合体を熱分解して所定の含酸素フッ素化合物を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給する方法は、上述した本発明の含酸素フッ素化合物の供給方法に従って行えばよい。 A method for supplying the obtained oxygen-containing fluorine compound to the plasma processing apparatus after thermally decomposing the polymer to obtain a predetermined oxygen-containing fluorine compound is performed according to the above-described oxygen-containing fluorine compound supply method of the present invention. Just do it.
本発明のプラズマ処理方法としては、例えば、(a)プラズマ処理装置へ供給される前記含酸素フッ素化合物をドライエッチングガスとして用いるプラズマエッチング方法、(b)プラズマ処理装置へ供給される前記含酸素フッ素化合物を成膜用ガスとして用いるプラズマCVD法による成膜方法、(c)プラズマ処理装置へ供給される前記含酸素フッ素化合物をプラズマ放電により活性化させて、例えば、ドライエッチング装置やCVD装置のチャンバー内にある汚染物質等を灰化除去するアッシング方法が挙げられる。 Examples of the plasma processing method of the present invention include: (a) a plasma etching method using the oxygen-containing fluorine compound supplied to the plasma processing apparatus as a dry etching gas; and (b) the oxygen-containing fluorine supplied to the plasma processing apparatus. A film forming method by a plasma CVD method using a compound as a film forming gas; and (c) the oxygen-containing fluorine compound supplied to the plasma processing apparatus is activated by plasma discharge, for example, a chamber of a dry etching apparatus or a CVD apparatus. There is an ashing method for ashing and removing contaminants and the like inside.
(a)プラズマエッチング方法
本明細書においてプラズマエッチングとは、ガス状の含酸素フッ素化合物分子がプラズマ化した雰囲気中で被処理物(被エッチング基体)上に微細パターンを食刻する操作をいう。
(A) Plasma etching method In this specification, plasma etching refers to an operation of etching a fine pattern on an object to be processed (substrate to be etched) in an atmosphere in which gaseous oxygen-containing fluorine compound molecules are turned into plasma.
被エッチング基体としては、例えばガラス基板、シリコン単結晶ウエハー、ガリウム−ヒ素などの基板上に被エッチング材料の薄膜層を備えたものが挙げられる。 Examples of the substrate to be etched include a glass substrate, a silicon single crystal wafer, a substrate such as gallium arsenide, and the like that includes a thin film layer of a material to be etched.
被エッチング材料の好適な具体例としては、酸化シリコン膜;TEOS膜、BPSG膜、PSG膜、およびSOG膜;HSQ(Hydrogen silsesquioxane)膜;MSQ(Methyl silsesquioxane)膜;PCB膜;SiOC膜;SiOF膜;あるいは上記膜のポーラス状膜があるが、酸化シリコン膜が特に好ましい。 Preferable specific examples of the material to be etched include a silicon oxide film; a TEOS film, a BPSG film, a PSG film, and an SOG film; an HSQ (Hydrogen silsesquioxane) film; an MSQ (Methyl silsesquioxane) film; Or a porous film of the above film, but a silicon oxide film is particularly preferred.
プラズマエッチングにおいては、エッチングの際に照射するプラズマとして、通常1010イオン/cm3以上の高密度領域のものを発生せしめる。特に、1010〜1013イオン/cm3のプラズマ密度とすることにより、高いエッチング速度および高選択性を確保することができ、より微細なパターンを形成することができる。 In plasma etching, a plasma having a high density region of usually 10 10 ions / cm 3 or more is generated as plasma to be irradiated during etching. In particular, by setting the plasma density to 10 10 to 10 13 ions / cm 3 , a high etching rate and high selectivity can be ensured, and a finer pattern can be formed.
プラズマエッチング装置としては、前記本発明の供給方法の項で挙げたプラズマ処理装置と同様のものが使用できる。 As the plasma etching apparatus, the same plasma processing apparatus as mentioned in the section of the supply method of the present invention can be used.
プラズマエッチング時の圧力は、特別な範囲を選択する必要はなく、一般的には、真空に脱気したエッチング装置内に、本発明のプラズマ反応用ガスを、エッチングチャンバー内が好ましくは0.0013〜1.3kPa、特に好ましくは0.0013〜0.13kPaになるように導入する。 It is not necessary to select a special range for the pressure at the time of plasma etching. In general, the plasma reaction gas of the present invention is preferably added to the inside of the etching chamber in an etching apparatus degassed to a vacuum. It introduce | transduces so that it may become -1.3kPa, Most preferably, it may be 0.0001-0.13kPa.
プラズマエッチング時における被エッチング基体の到達温度は、好ましくは0〜300℃、より好ましくは60〜250℃、特に好ましくは80〜200℃の範囲である。
基体の温度は冷却などにより制御しても、制御しなくてもよい。エッチング処理の時間は、一般的には10秒間〜10分間であるが、本発明においては、高速エッチングが可能であり、10秒間〜3分間として生産性を向上させることが好ましい。
The ultimate temperature of the substrate to be etched during plasma etching is preferably 0 to 300 ° C, more preferably 60 to 250 ° C, and particularly preferably 80 to 200 ° C.
The substrate temperature may or may not be controlled by cooling or the like. The etching treatment time is generally 10 seconds to 10 minutes, but in the present invention, high-speed etching is possible, and it is preferable to improve the productivity by 10 seconds to 3 minutes.
前記含酸素フッ素化合物をエッチングガスとして使用する場合、プラズマ中で発生するエッチング種の濃度制御やイオンエネルギーの制御のために、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンおよびクリプトンからなる群から選択される不活性ガスが添加されていてもよい。これらの不活性ガスは1種単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。 When the oxygen-containing fluorine compound is used as an etching gas, an inert gas selected from the group consisting of helium, neon, argon, xenon, and krypton is used to control the concentration of etching species generated in plasma and the control of ion energy. Gas may be added. These inert gases can be used alone or in combination of two or more.
不活性ガスの添加量としては、含酸素フッ素化合物に対する不活性ガスの合計量が、容量比(不活性ガスの合計量/含酸素フッ素化合物量)で2〜200となることが好ましく、5〜150となることが特に好ましい。 As the addition amount of the inert gas, the total amount of the inert gas with respect to the oxygen-containing fluorine compound is preferably 2 to 200 in terms of volume ratio (total amount of inert gas / oxygen-containing fluorine compound amount). It is particularly preferable to be 150.
また、エッチングストップを緩和するためにO2やO3が添加されていてもよい。O2やO3を添加する場合、含酸素フッ素化合物に対するO2およびO3の合計量が、容量比(O2およびO3の合計量/含酸素フッ素化合物量)で0.1〜50が好ましく、0.5〜30がより好ましい。 Further, O 2 or O 3 may be added to alleviate the etching stop. When O 2 or O 3 is added, the total amount of O 2 and O 3 with respect to the oxygen-containing fluorine compound is 0.1 to 50 in a volume ratio (total amount of O 2 and O 3 / oxygen-containing fluorine compound amount). Preferably, 0.5-30 is more preferable.
さらに、前記含酸素フッ素化合物のガスには、レジストやポリシリコンなどのマスクに対する選択性を向上させるために、COおよびCO2のいずれか1種以上を添加してもよい。前記含酸素フッ素化合物に対するCOおよびCO2の合計量は、容量比(COおよびCO2の合計量/含酸素フッ素化合物量)で5〜150が好ましく、10〜100が特に好ましい。 Furthermore, one or more of CO and CO 2 may be added to the oxygen-containing fluorine compound gas in order to improve the selectivity with respect to a mask such as a resist or polysilicon. The total amount of CO and CO 2 with respect to the oxygen-containing fluorine compound is preferably from 5 to 150, particularly preferably from 10 to 100, as a volume ratio (total amount of CO and CO 2 / oxygen-containing fluorine compound amount).
(b)プラズマCVD法による成膜方法
本明細書においてプラズマCVD法は、プラズマ放電により前記含酸素フッ素化合物を活性化ならびに重合させ、各種の被処理物表面に薄いフルオロカーボン膜を形成せしめる技術をいう。
(B) Film-forming method by plasma CVD method In this specification, the plasma CVD method refers to a technique in which the oxygen-containing fluorine compound is activated and polymerized by plasma discharge to form thin fluorocarbon films on the surfaces of various objects to be processed. .
フルオロカーボン膜が生成する過程は必ずしも明確ではないが、放電解離条件下で含酸素フッ素化合物が分解するとともに、重合して、フルオロカーボンの膜が形成されるものと考えられる。
生成するフルオロカーボン膜の厚さは、通常0.01〜10μmの範囲である。
The process of forming the fluorocarbon film is not always clear, but it is considered that the oxygen-containing fluorine compound is decomposed under the discharge dissociation conditions and polymerizes to form a fluorocarbon film.
The thickness of the resulting fluorocarbon film is usually in the range of 0.01 to 10 μm.
プラズマCVD法の手法としては、具体的には、従来公知の手法、例えば特開平9−237783号公報に記載されている手法を採用できる。
またプラズマ発生条件としては、通常、高周波(RF)出力10W〜10kW、被処理物温度0〜500℃、反応室圧力0.005〜13.3kPaを採用できる。
Specifically, as a method of the plasma CVD method, a conventionally known method, for example, a method described in JP-A-9-237783 can be employed.
As plasma generation conditions, a high frequency (RF) output of 10 W to 10 kW, an object temperature of 0 to 500 ° C., and a reaction chamber pressure of 0.005 to 13.3 kPa can be employed.
プラズマCVD法に用いる装置としては、前記本発明の供給方法の項で挙げたプラズマ処理装置と同様のものが挙げられる。 Examples of the apparatus used for the plasma CVD method include the same apparatus as the plasma processing apparatus described in the section of the supply method of the present invention.
また、プラズマ中で発生する活性種の濃度制御や原料ガスの解離促進のために、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンおよびクリプトンからなる群から選択される不活性ガスを添加してもよい。これらの不活性ガスは1種単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。
不活性ガスの添加量としては、含酸素フッ素化合物に対する不活性ガスの合計量が、容量比(不活性ガスの合計量/含酸素フッ素化合物量)で2〜200となることが好ましく、5〜150となることがより好ましい。
An inert gas selected from the group consisting of helium, neon, argon, xenon, and krypton may be added to control the concentration of active species generated in the plasma and promote dissociation of the source gas. These inert gases can be used alone or in combination of two or more.
As the addition amount of the inert gas, the total amount of the inert gas with respect to the oxygen-containing fluorine compound is preferably 2 to 200 in terms of volume ratio (total amount of inert gas / oxygen-containing fluorine compound amount). More preferably, 150.
さらに、プラズマ反応用ガスの解離促進および被処理物の損傷低減を目的として低圧水銀ランプなどによる紫外線照射を行ったり、被処理物および反応空間に超音波を照射することもできる。 Furthermore, for the purpose of promoting dissociation of the plasma reaction gas and reducing damage to the object to be processed, ultraviolet irradiation by a low-pressure mercury lamp or the like can be performed, or ultrasonic waves can be irradiated to the object to be processed and the reaction space.
被処理物は特に限定されないが、半導体製造分野、電子電気分野、精密機械分野、その他の分野で絶縁性、撥水性、耐腐食性、耐酸性、潤滑性、光の反射防止性などの機能または性質が要求される物品や部材、好ましくは半導体製造分野、電子電気分野の絶縁性が要求される物品や部材が挙げられ、それらの分野で用いられる基板が特に好ましい。 The object to be treated is not particularly limited, but functions such as insulation, water repellency, corrosion resistance, acid resistance, lubricity, light anti-reflection, etc. in the semiconductor manufacturing field, electronic / electrical field, precision machine field, and other fields Articles and members that require properties, preferably articles and members that require insulating properties in the semiconductor manufacturing field and electronic and electrical field, and substrates used in these fields are particularly preferred.
好ましい基板の具体例としては、単結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜およびアモルファスシリコン膜などのシリコン膜;タングステン、モリブデン、チタンおよびタンタルなどから成るシリサイド膜;SiN、SiON、SiO2、BSG(ボロン−シリケートガラス)、PSG(リン−シリケートガラス)、BPSG(ボロン−リン−シリケートガラス)、AsSG(砒素シリケートガラス)、SbSG(アンチモンシリケートガラス)、NSG(窒素−シリケートガラス)、PbSG(鉛−シリケートガラス)およびSOG(スピンオングラス)などのシリコン含有絶縁膜;TiNおよびTaNなどの導電性膜;ガリウム−砒素基板;ダイヤモンド状炭素膜やアルミ板;ソーダ石灰ガラス;アルミナ膜;酸化ジルコニウム膜;および、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムから成るセラミックス;などが挙げられる。 Specific examples of preferable substrates include silicon films such as a single crystal silicon film, a polycrystalline silicon film, and an amorphous silicon film; a silicide film made of tungsten, molybdenum, titanium, tantalum, or the like; SiN, SiON, SiO 2 , BSG (boron- Silicate glass), PSG (phosphorus-silicate glass), BPSG (boron-phosphorus-silicate glass), AsSG (arsenic silicate glass), SbSG (antimony silicate glass), NSG (nitrogen-silicate glass), PbSG (lead-silicate glass) ) And SOG (spin on glass); conductive films such as TiN and TaN; gallium-arsenide substrates; diamond-like carbon films and aluminum plates; soda lime glass; alumina films; zirconium oxide films; Ceramics consisting of aluminum nitride and aluminum oxide; and the like.
(c)アッシング方法
本明細書においてアッシング(プラズマアッシングともいう。)とは、前記含酸素フッ素化合物を含むガスを用い、プラズマ放電により前記含酸素フッ素化合物を活性化させて、ドライエッチング装置やCVD装置のチャンバー内にある汚染物質を灰化除去することをいう。また、ドライエッチングやCVDの被処理物表面にある汚染物質を活性種で除去すること、さらには被処理物の表面を活性種で研磨して平坦化することなどをもいう。特に好適には、チャンバー内に堆積した不要なポリマー成分の除去、半導体装置基板の酸化膜除去、半導体装置のレジスト剥離に用いられるものである。
(C) Ashing Method In this specification, ashing (also referred to as plasma ashing) refers to a dry etching apparatus or a CVD that uses a gas containing the oxygen-containing fluorine compound and activates the oxygen-containing fluorine compound by plasma discharge. This refers to the ash removal of contaminants in the chamber of the apparatus. Further, it means removing contaminants on the surface of an object to be processed by dry etching or CVD with active species, and further polishing and planarizing the surface of the object to be processed with active species. It is particularly preferably used for removing unnecessary polymer components deposited in the chamber, removing an oxide film from the semiconductor device substrate, and removing the resist from the semiconductor device.
プラズマアッシングでは、プラズマ分解による活性種の発生が必要であり、そのためのプラズマ反応条件が適宜選択される。 In plasma ashing, generation of active species by plasma decomposition is necessary, and plasma reaction conditions for that purpose are appropriately selected.
以上の本発明のプラズマ処理方法によれば、室温付近において重合し易い含酸素フッ素化合物の重合体化を抑制して、そのエッチング性能等を実質的に低下させることなく安定にプラズマ処理装置へ供給し、該装置内において、被処理物の所望のプラズマ処理を効率よく実施することができる。 According to the plasma processing method of the present invention described above, the oxygenated fluorine compound that is easily polymerized near room temperature is suppressed from being polymerized, and is stably supplied to the plasma processing apparatus without substantially reducing the etching performance or the like. In the apparatus, the desired plasma treatment of the object to be processed can be performed efficiently.
また、熱分解により得られた含酸素フッ素化合物の濃度を所定濃度に調整することにより、重合体の熱分解時の余熱に起因する再重合を効果的に防止して、含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へより安定に供給し、被処理物の所望のプラズマ処理をより効率よく実施することができる。 In addition, by adjusting the concentration of the oxygen-containing fluorine compound obtained by thermal decomposition to a predetermined concentration, repolymerization due to residual heat during the thermal decomposition of the polymer is effectively prevented, and the oxygen-containing fluorine compound is converted into plasma. It can supply more stably to a processing apparatus and can perform the desired plasma processing of a to-be-processed object more efficiently.
従って、本発明のプラズマ処理方法を用いることにより、高集積化、高密度化および大口径化された高性能な半導体装置を効率よく製造することも可能である。具体的には、半導体装置の製造過程において、基板に対し、エッチング、成膜、及びアッシングからなる群より選択される少なくとも1つの処理を、本発明のプラズマ処理方法に従い、すなわち、式:C4F4Oで表される繰り返し単位からなる重合体を熱分解して、式:C4F4Oで表される含酸素フッ素化合物を得た後、得られた含酸素フッ素化合物をプラズマ処理装置へ供給し、該装置内で、前記含酸素フッ素化合物をプラズマ化し、前記処理を行うことにより半導体装置を製造すればよい。半導体装置の製造は、本発明のプラズマ処理方法を実施する以外、公知の方法、例えば、特開2002−9014号公報に記載の方法に従って行うことができる。 Therefore, by using the plasma processing method of the present invention, it is possible to efficiently manufacture a high-performance semiconductor device with high integration, high density, and large diameter. Specifically, in the manufacturing process of the semiconductor device, at least one process selected from the group consisting of etching, film formation, and ashing is performed on the substrate according to the plasma processing method of the present invention, that is, the formula: C 4 A polymer composed of repeating units represented by F 4 O is thermally decomposed to obtain an oxygen-containing fluorine compound represented by the formula: C 4 F 4 O, and then the obtained oxygen-containing fluorine compound is converted into a plasma processing apparatus. In the apparatus, the oxygen-containing fluorine compound is turned into plasma and the treatment is performed to manufacture a semiconductor device. The semiconductor device can be manufactured according to a known method, for example, a method described in JP-A-2002-9014, except that the plasma processing method of the present invention is performed.
以下、実施例により、本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」および「%」は、それぞれ「重量部」および「重量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates embodiment of this invention concretely, this invention is not restrict | limited by these Examples. Unless otherwise specified, “parts” and “%” represent “parts by weight” and “% by weight”, respectively.
以下において採用した分析条件は下記の通りである。
(1)ガスクロマトグラフィー分析(GC分析)
装置:HP−6890(ヒューレットパッカード社製)
カラム:Neutrabond−1(60m×I.D0.25μm、1.5μmdf)
(GLサイエンス社製)
カラム温度:40℃(10分)→[20℃/分で昇温]→240℃(10分)
インジェクション温度:200℃
キャリヤーガス:窒素ガス
検出器:FID
The analysis conditions adopted below are as follows.
(1) Gas chromatography analysis (GC analysis)
Apparatus: HP-6890 (manufactured by Hewlett-Packard Company)
Column: Neutrabond-1 (60 m × ID 0.25 μm, 1.5 μmdf)
(Manufactured by GL Sciences)
Column temperature: 40 ° C. (10 minutes) → [Raise temperature at 20 ° C./min]→240° C. (10 minutes)
Injection temperature: 200 ° C
Carrier gas: Nitrogen gas detector: FID
(2)ガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS分析)
GC部分:HP−6890(ヒューレットパッカード社製)
カラム:Neutrabond−1(60m×I.D0.25μm、1.5μmdf)
(GLサイエンス社製)
カラム温度:40℃(10分)→[20℃/分で昇温]→240℃(10分)
インジェクション温度:200℃
キャリヤーガス:窒素ガス
検出器:FID
MS部分:5973NETWORK(ヒューレットパッカード社製)
検出器:EI型(加速電圧:70eV)
(2) Gas chromatograph mass spectrometry (GC-MS analysis)
GC part: HP-6890 (manufactured by Hewlett-Packard Company)
Column: Neutrabond-1 (60 m × ID 0.25 μm, 1.5 μmdf)
(Manufactured by GL Sciences)
Column temperature: 40 ° C. (10 minutes) → [Raise temperature at 20 ° C./min]→240° C. (10 minutes)
Injection temperature: 200 ° C
Carrier gas: Nitrogen gas Detector: FID
MS part: 5973 NETWORK (manufactured by Hewlett-Packard Company)
Detector: EI type (acceleration voltage: 70 eV)
(3)NMR分析
装置:19F−NMR装置(JNM−ECA−500、日本電子社製)
(3) NMR analysis apparatus: 19 F-NMR apparatus (JNM-ECA-500, manufactured by JEOL Ltd.)
(製造例1)テトラフルオロフラン、およびその重合体の調製
(a)テトラフルオロフランの合成
この化合物は文献Aにしたがって合成した。三フッ化コバルト(シンクエスト社製)2500部を充填した撹拌機付きSUS316反応管を温度120℃に保ち、そこヘテトラヒドロフラン(和光純薬社製)を1部/minの速度でガス化させながら窒素気流下(50ml/min)に供給して、合計50部を反応させた。反応管から出てくるガスは洗瓶内に充填した水ヘバブリングさせ、酸性ガスを除去した。洗瓶から出てくる反応生成物は−78℃に冷却されたガラス製トラップ(中にフッ化ナトリウムのペレットを充填)により、捕集した。
(Production Example 1) Preparation of tetrafluorofuran and polymer thereof (a) Synthesis of tetrafluorofuran This compound was synthesized according to Document A. While maintaining a SUS316 reaction tube with a stirrer filled with 2500 parts of cobalt trifluoride (manufactured by Synquest) at a temperature of 120 ° C., the tetrahydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was gasified at a rate of 1 part / min. It was supplied under a nitrogen stream (50 ml / min) to react a total of 50 parts. The gas coming out of the reaction tube was bubbled with water filled in the washing bottle to remove acid gas. The reaction product coming out of the washing bottle was collected by a glass trap (filled with sodium fluoride pellets) cooled to -78 ° C.
ガラス製トラップ内に捕集した反応混合物についてGC分析およびGC−MS分析を行った結果、このものは、ヘキサフルオロフラン34%、ペンタフルオロフラン39%、テトラフルオロフラン27%を含む混合物(83部)であった。 As a result of performing GC analysis and GC-MS analysis on the reaction mixture collected in the glass trap, it was found that this mixture contained 83% hexafluorofuran, 39% pentafluorofuran, and 27% tetrafluorofuran (83 parts). )Met.
(b)テトラフルオロフランの重合体の調製
撹拌機、滴下ロートおよび精留塔(理論段数7段)を備えたガラス製四つ口反応器に、水酸化カリウム(純度85%、和光純薬社製)を200部仕込み、150℃に加温して水酸化カリウムを溶融させた。水酸化カリウムが溶融したところで、撹拌機により撹拌羽を回転させ、滴下ロートより、上記(a)で得られたテトラフルオロフランを含む混合物80部を30分間かけて滴下した。滴下しながら反応を継続して精留塔の塔頂温度が17〜18℃になったところで生成物の抜き出しを開始し、−30℃に冷却したガラス製受器に捕集した。収量は11部であった(収率11%)。
(B) Preparation of tetrafluorofuran polymer A glass four-necked reactor equipped with a stirrer, a dropping funnel and a rectifying column (7 theoretical plates) was charged with potassium hydroxide (purity 85%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 200 parts) was charged and heated to 150 ° C. to melt potassium hydroxide. When the potassium hydroxide was melted, the stirring blade was rotated with a stirrer, and 80 parts of the mixture containing tetrafluorofuran obtained in the above (a) was dropped from the dropping funnel over 30 minutes. The reaction was continued while dropping, and when the top temperature of the rectifying column reached 17 to 18 ° C, the extraction of the product was started and collected in a glass receiver cooled to -30 ° C. The yield was 11 parts (yield 11%).
得られた生成物のGC分析を行ったところ、純度は98.5%であった。更に、GC−MS分析、およびNMR分析を行ったところ、目的物であるテトラフルオロフラン(液状物)であることを確認した。
得られたテトラフルオロフランのスペクトルデータを以下に示す。
GC−MS(EI−MS):m/z140、112、93
19F−NMR(CFCl3,CDCl3):−137.3(2F),−196.2(2F)
When the GC analysis of the obtained product was performed, the purity was 98.5%. Furthermore, when GC-MS analysis and NMR analysis were performed, it was confirmed that the target product was tetrafluorofuran (liquid material).
The spectrum data of the obtained tetrafluorofuran are shown below.
GC-MS (EI-MS): m / z 140, 112, 93
19 F-NMR (CFCl 3 , CDCl 3 ): -137.3 (2F), -196.2 (2F)
次いで、得られたテトラフルオロフランをステンレス製容器内に静置したまま室温で3日間放置することにより、白色粉状のテトラフルオロフランの重合体を得た。 Subsequently, the obtained tetrafluorofuran was left standing in a stainless steel container for 3 days at room temperature to obtain a white powdery tetrafluorofuran polymer.
(実施例1)
実施例1は、図1に示す構成を有する装置を用いて行った。
耐熱性バルブ(7)を付した体積0.5LのSUS316製容器(1)内に、製造例1で得たテトラフルオロフラン(C4F4O)の重合体1.28gを充填し、電気炉にセットした。また、バルブアウトはマスフローコントローラ(MFC)(6)を介して、プラズマエッチング装置(10)に接続した。プラズマエッチング装置(10)のチャンバー(4)内には、基板(8)を載置した。なお、図中、矢印はガスの流れる向きを示す。
(Example 1)
Example 1 was performed using an apparatus having the configuration shown in FIG.
Into a 0.5 L SUS316 container (1) with a heat-resistant valve (7), 1.28 g of the polymer of tetrafluorofuran (C 4 F 4 O) obtained in Production Example 1 was charged. Set in the furnace. The valve-out was connected to the plasma etching apparatus (10) via a mass flow controller (MFC) (6). The substrate (8) was placed in the chamber (4) of the plasma etching apparatus (10). In the figure, the arrow indicates the direction of gas flow.
基板(8)としては、シリコン基板上に厚さが約2μmのシリコン酸化膜を形成し、さらにフォトレジストを厚さ4000Åになるように塗布、露光することにより、0.13μmのレジストパターンを形成したものを用いた。 As the substrate (8), a silicon oxide film having a thickness of about 2 μm is formed on a silicon substrate, and a photoresist is coated and exposed to a thickness of 4000 mm to form a 0.13 μm resist pattern. What was done was used.
電気炉の温度を徐々に上げていき、最終的に420℃まで到達させた。発生したテトラフルオロフランのガス(テトラフルオロフランの濃度:0.016モル/リットル)をマスフローコントローラ(MFC)(6)により30sccmの流速になるよう調整してチャンバー(4)に導入し、さらに、不活性ガスとしてArをボンベ(2)から流速500sccm、酸素ガスをボンベ(3)から流速30sccmの速度でそれぞれ供給し、系内の圧力を0.01kPaに維持した。不活性ガスおよび酸素ガスの流速もマスフローコントローラ(MFC)(6)により調整した。 The temperature of the electric furnace was gradually increased and finally reached 420 ° C. The generated tetrafluorofuran gas (tetrafluorofuran concentration: 0.016 mol / liter) was adjusted by a mass flow controller (MFC) (6) to a flow rate of 30 sccm and introduced into the chamber (4). As inert gas, Ar was supplied from the cylinder (2) at a flow rate of 500 sccm, and oxygen gas was supplied from the cylinder (3) at a flow rate of 30 sccm, respectively, and the pressure in the system was maintained at 0.01 kPa. The flow rates of inert gas and oxygen gas were also adjusted by a mass flow controller (MFC) (6).
次いで、マイクロ波電源パワー1200W(2.45GHz)、基板バイアスパワー1000W(800KHz)の条件のもとにエッチングを行った。なお、エッチング時の、プラズマ密度は1011イオン/cm3であった。 Next, etching was performed under the conditions of a microwave power source power of 1200 W (2.45 GHz) and a substrate bias power of 1000 W (800 KHz). Note that the plasma density during etching was 10 11 ions / cm 3 .
エッチングを実施したところ、シリコン酸化膜のエッチング速度は、中央部590nm/min、エッジ部520nm/minであり、レジストのエッチング速度は、中央部37nm/min、エッジ部49nm/minであり、その選択比は中央部15.9、エッジ部10.6であった。 When etching is performed, the etching rate of the silicon oxide film is 590 nm / min at the center and 520 nm / min at the edge, and the etching rate of the resist is 37 nm / min at the center and 49 nm / min at the edge. The ratio was 15.9 at the center and 10.6 at the edge.
(実施例2)
実施例1において、プラズマエッチング装置(10)をプラズマCVD法による成膜装置に変更した以外は、実施例1と同様に操作して熱分解によりガスを発生させて、成膜を行った。基板として、表面の一部にアルミが蒸着されたシリコン酸化膜ウェハを用い、プラズマCVD法による成膜装置として、マイクロ波CVD成膜装置を用い、次の条件により成膜を実施した。
(Example 2)
In Example 1, except that the plasma etching apparatus (10) was changed to a film forming apparatus by the plasma CVD method, a film was formed by operating in the same manner as in Example 1 to generate gas by thermal decomposition. A silicon oxide film wafer having aluminum deposited on a part of the surface was used as a substrate, and a microwave CVD film forming apparatus was used as a film forming apparatus by plasma CVD, and film formation was performed under the following conditions.
テトラフルオロフラン(C4F4O)ガスの流量:80sccm
アルゴンの流量:300sccm
圧力:0.013kPa
RF出力(周波数2.45GHz):1500W
シャワーヘッド温度:280℃
基板温度:200℃
チャンバー壁温度:300℃
Tetrafluorofuran (C 4 F 4 O) gas flow rate: 80 sccm
Argon flow rate: 300 sccm
Pressure: 0.013 kPa
RF output (frequency 2.45 GHz): 1500 W
Shower head temperature: 280 ° C
Substrate temperature: 200 ° C
Chamber wall temperature: 300 ° C
上記条件で処理することにより、シリコン酸化膜ウェハ上に厚さ0.2μmのフルオロカーボン膜を形成することができた。この膜はボイドの発生もなく繊密で均一であり、基板への密着性も良好であった。 By treating under the above conditions, a fluorocarbon film having a thickness of 0.2 μm could be formed on the silicon oxide film wafer. This film was fine and uniform with no voids, and had good adhesion to the substrate.
1…反応容器、2…不活性ガスを充填したボンベ、3…酸素ガスを充填したボンベ、4…チャンバー、5…高周波発生器、6…マスフローコントローラ(MFC)、7…耐熱性バルブ、8…基板、10…プラズマエッチング装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using the plasma processing method according to claim 5.
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JP2006208708A JP2008034734A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Method for supplying fluorine compound containing oxygen, and plasma treatment method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9460935B2 (en) | 2014-10-24 | 2016-10-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor devices |
-
2006
- 2006-07-31 JP JP2006208708A patent/JP2008034734A/en active Pending
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