JP2009206444A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン酸化膜を、マスクを介して、処理ガスを用いてプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記処理ガスが、式(1):CxHyFz〔式中、xは3〜6のいずれかの整数を表し、yは1〜4のいずれかの整数を表し、zは正の整数を表し、かつ、(y+z)は2x以下である。〕で表されるフッ素化炭化水素およびパーフルオロカーボンガスを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法である。
【選択図】図1
Description
よって、微細径、高アスペクト比のコンタクトホールを、略垂直でネッキングやボーイングの少ない良好な形状で形成する技術の開発が求められている。
(1)シリコン酸化膜を、マスクを介して、処理ガスを用いてプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記処理ガスが、式( 1 ) : CxHyFz 〔 式中、 x は 3〜6 のいずれかの整数を表し、 y は 1 〜 4 のいずれかの整数を表し、zは正の整数を表し、かつ、( y + z )は 2x 以下である。 〕 で表されるハイドロフルオロカーボン、およびパーフルオロカーボンを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
(2)前記処理ガスが、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンからなる群から選ばれる少なくとも1種の18族ガスを さらに含むことを特徴とする(1)に記載の方法。
(3)前記処理ガスが、水素、窒素、酸素、オゾン、一酸化炭素からなる群から選ばれる少なくとも1種のガスを さらに含むことを特徴とする(1)または(2)に記載の方法。
(4)前記式(1)で表されるハイドロフルオロカーボンが、不飽和結合を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
(5)前記式(1)で表されるハイドロフルオロカーボンが、1つの不飽和結合を有し、かつ、該不飽和結合を形成する炭素原子に少なくとも1つの水素原子が結合した化合物であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(6)前記パーフルオロカーボンが式(2):CaFb〔式中、aは1〜6のいずれかの整数を表し、bは正の整数を表し、かつ、(2×a+2)以下である。 〕 で表わされる化合物であることを特徴とする(1) 〜(5)のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
である。
本発明のプラズマエッチング方法は、シリコン酸化膜を、マスクを介して、処理ガスを用いてプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記処理ガスが、式(1):CxHyFzで表されるハイドロフルオロカーボンおよびパーフルオロカーボンを含むを特徴とする。
本発明のプラズマエッチング方法においては、処理ガスとして、式(1):CxHyFzで表されるハイドロフルオロカーボン、およびパーフルオロカーボンを使用する。
ハイドロフルオロカーボンとは、式(1)で表される化合物をいい、式(1)中、xは3〜6のいずれかの整数を表し、yは1〜4のいずれかの整数を表し、zは正の整数を表し、かつ、(y+z)は2x以下である。
例えば、1,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロシクロペンテンは、Journal of American Chemical Society,1964年,Vol.86,5361に記載された方法で製造することができる。
パーフルオロカーボンとは炭化水素の水素原子を全てフッ素原子で置き換えた化合物をいう。本発明に使用されるパーフルオロカーボンとしては、特に限定はないが、炭素数6以下の式(2):CaFb〔式中、aは1〜6のいずれかの整数を表し、bは正の整数を表し、かつ、(2×a+2)以下である。 〕 で表わされる化合物が良好な形状のコンタクトホールを形成できるため、好適である。
パーフルオロメタン、パーフルオロエタン、パーフルオロプロパン、パーフルオロブタン、パーフルオロシクロブタン、パーフルオロペンタン、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロへキサン、パーフルオロシクロへキサンなどの飽和化合物;
パーフルオロ−プロペン、パーフルオロ−1−ブテン、パーフルオロ−2−ブテン、パーフルオロ−1,3−ブタジエン、パーフルオロ−1−ペンテン、パーフルオロ−2−ペンテン、パーフルオロ−1,3−ペンタジエン、パーフルオロ−1,4−ペンタジエン、パーフルオロ−2−メチル−1,3−ブタジエン、オクタフルオロシクロペンテン、ヘキサフルオロシクロペンタジエン、パーフルオロ−1−ヘキセン、パーフルオロ−2−ヘキセン、パーフルオロ−3−ヘキセン、パーフルオロ−1,3−ヘキサジエン、パーフルオロ−1,4−ヘキサジエン、パーフルオロ−1,5−ヘキサジエン、パーフルオロ−2,4−ヘキサジエン、パーフルオロ−1,3,5−ヘキサトリエン、パーフルオロ−1,3−シクロヘキサジエン、パーフルオロ−1,4−シクロヘキサジエン、パーフルオロベンゼンなどの二重結合を有する化合物;
パーフルオロ−プロピン、パーフルオロ−1−ブチン、パーフルオロ−2−ブチン、パーフルオロ−1−ペンチン、パーフルオロ−2−ペンチン、パーフルオロ−1,3−ペンタジイン、パーフルオロ−1,4−ペンタジイン、パーフルオロ−1−ヘキシン、パーフルオロ−2−ヘキシン、パーフルオロ−3−ヘキシン、パーフルオロ−1,3−ヘキサジイン、パーフルオロ−1,4−ヘキサジイン、パーフルオロ−1,5−ヘキサジイン、パーフルオロ−2,4−ヘキサジインなどの三重結合を有する化合物;、
パーフルオロ−1−ブテン−3−イン、パーフルオロ−1−ペンテン−3−イン、パーフルオロ−1−ペンテン−4−イン、パーフルオロ−3−ペンテン−1−イン、パーフルオロ−2−メチル−1−ブテン−3−イン、パーフルオロ−1−シクロヘキセン−3−イン、パーフルオロ−1−シクロヘキセン−4−インなどの二重結合と三重結合の両方を有する化合物;が挙げられる。
また、上記のパーフルオロカーボンは1種単独または2種以上を混合して用いることができる。
式(1)のハイドロフルオロカーボンおよびパーフルオロカーボンは、任意の容器、例えば、従来の半導体用ガスと同様にシリンダー等の容器に充填されて、後述するプラズマエッチングに用いられる。
酸素ガスの使用割合は、式(1)のハイドロフルオロカーボンガスおよびパーフルオロカーボンガスの総量に対し、容量比で0.1〜10となることが好ましく、0.3〜5となることがより好ましい。
対レジストエッチング選択比とは、(シリコン酸化膜の平均エッチング速度)/(レジストの平均エッチング速度)をいう。この対レジストエッチング選択比が高いことをレジストに対してエッチング選択性を有するともいう。フッ素化炭化水素(1)ガスは、エッチング選択性を有するため、レジストを破壊することなくシリコン酸化膜を効率よくエッチングすることが可能である。
また、混合せずに、エッチングの初期段階と終期段階でガスを切り替えて使用することも可能である。初期段階のガスと終期段階のガスは適宜選択できるが、ホール形状を考慮してハイドロフルオロカーボンを初期段階のガスと使用することが好ましい。
本発明のプラズマエッチング方法において、「エッチング」とは、半導体製造装置の製造工程などで用いられる被処理体に、極めて高集積化された微細パターンを食刻する技術をいう。また、「プラズマエッチング」とは、処理ガス(反応性プラズマガス)に高周波の電場を印加してグロー放電を起こさせ、気体化合物を化学的に活性なイオン、電子、ラジカルに分離させて、その化学反応を利用してエッチングを行うことをいう。
処理ガスが導入された処理室内の圧力は、通常0.0013〜1300Pa、好ましくは0.13〜5Paである。
プラズマ密度が、好ましくは1012イオン/cm3以上、より好ましくは1012〜1
013イオン/cm3の高密度プラズマ雰囲気下でエッチングを行うのが望ましい。プラ
ズマ密度を1012イオン/cm3以上の高密度とすることにより、従来の含フッ素化合
物では選択性が低下する現象が見られていたが、本発明で使用するフッ素化炭化水素(1)ではそのような現象が起こりにくく、高い選択性を確保しつつ、かつ高いエッチング速度でエッチングを行うことができ、微細なパターンを効率的に形成することが可能である。
エッチング処理の時間は、一般的には5〜10分であるが、本発明に用いる処理ガスは、高速エッチングが可能なので、2〜5分として生産性を向上させることができる。
・装置:ヒューレットパッカード社製 HP6850
・カラム:INERT CAP1、Length 60m/ID 250μm/film 1.50μm
・検出器:FID
・インジェクション温度:150℃
・ディテクター温度:250℃
・キャリアーガス:窒素ガス(85.5mL/分)
・メイクアップガス:窒素ガス(30mL/分)、水素ガス(50mL/分)、空気(4
00mL/分)
・スプリット比:137/1
・昇温プログラム:(1)40℃で20分保持、(2)40℃/分で昇温、(3)250℃で14.75分保持
1,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロシクロペンテンを、Journal o
f American Chemical Society,1964年,Vol.86,5361に記載の方法に従って合成した。
2,2,2−トリフルオロメチルメタクリレート、2−エチルアダマンチルメタクリレート及びt−ブチルメタクリレートからなる三元共重合体〔共重合比:0.4:0.35:0.25(モル比)、分子量8700〕10部、及び光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムメタンスルホネート0.15部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70部に溶解し、孔径100nmのフィルターでろ過し、レジスト溶液を調製した。このレジスト溶液を、厚さ約2μmのシリコン酸化膜を形成した8インチのシリコン基板上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上、120℃でプリベークを行って膜厚18000nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜にX線露光装置によりマスクパターンを介して露光した。その後、130℃にてポストベークを行い、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて25℃で60秒間現像し、乾燥して、膜厚600nmのレジストパターンを形成した。
前記製造例1で製造した1,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロシクロペンテンのみを20sccmの速度で、さらに酸素ガスを37sccmの速度で用いた以外は実施例1と同様に実験を行う。エッチング速度、レジストに対する選択性及びボーイング量を表1に示す。
Claims (6)
- シリコン酸化膜を、マスクを介して、処理ガスを用いてプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記処理ガスが、式( 1 ) : CxHyFz 〔 式中、 x は 3〜6 のいずれかの整数を表し、 y は 1 〜 4 のいずれかの整数を表し、zは正の整数を表し、かつ、( y + z )は 2x 以下である。 〕 で表されるハイドロフルオロカーボン、およびパーフルオロカーボンを含むを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 前記処理ガスが、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンからなる群から選ばれる少なくとも1種の18族ガスを さらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記処理ガスが、水素、窒素、酸素、オゾン、一酸化炭素からなる群から選ばれる少なくとも1種のガスを さらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記式(1)で表されるハイドロフルオロカーボンが、不飽和結合を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記式(1)で表されるハイドロフルオロカーボンが、1つの不飽和結合を有し、かつ、該不飽和結合を形成する炭素原子に少なくとも1つの水素原子が結合した化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記パーフルオロカーボンが式(2):CaFb〔式中、aは1〜6のいずれかの整数を表し、bは正の整数を表し、かつ、(2×a+2)以下である。 〕 で表わされる化合物であることを特徴とする請求項 1 〜5のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
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