JP2011176292A - ドライエッチング剤 - Google Patents

Abstract

【課題】経済性を備え、地球環境に対する影響が小さく、かつ必要とされる性能を有するドライエッチング剤を提供する。
【解決手段】化学式ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ_３、ＣＦＨ_２、又はＣＦ_２Ｈを表す。）で表される化合物を含むドライエッチング剤を用いることにより、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、オキシフッ化物、シリサイド及びこれらの合金等を好適にエッチングできる。ドライエッチング剤は、大気中での分解性があり、地球温暖化への寄与もＣＦ_４やＣＦ_３Ｈ等のＰＦＣ類やＨＦＣ類より格段に低く、環境への負荷が低い。さらに、第二のガスとして、含酸素ガス、含ハロゲンガス、あるいは第三のガスとして不活性ガスと混合することで、飛躍的にプロセスウインドウを広げることができ、特殊な基板の励起操作等なしに高アスペクト比が要求される加工にも対応できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フッ素化プロピン類の用途に関し、より詳しくはドライエッチング剤およびそれを用いる半導体の製造方法に関する。

今日、半導体製造においては、極めて微細な処理技術が求められており、湿式法に代わりドライエッチング法が主流になっている。ドライエッチング法は、真空空間において、プラズマを発生させて、物質表面上に微細なパターンを分子単位で形成させる方法である。

二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等の半導体材料のエッチングにおいては、下地材として用いられる珪素、ポリ珪素、チッ化ケイ素等に対するＳｉＯ_２のエッチング速度を大きくするため、エッチング剤として、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８等のパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）類やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）類が用いられてきた。

しかしながら、これらのＰＦＣ類やＨＦＣ類は、いずれも 大気寿命の長い物質であり、高い地球温暖化係数（ＧＷＰ）を有していることから京都議定書（ＣＯＰ３）において排出規制物質となっている。半導体産業においては、経済性が高い為、微細化が可能な低ＧＷＰの代替物質が求められてきた。

特許文献１には、４〜７個の炭素原子を有するパーフルオロケトンを含有する反応性ガスをクリーニングガスやエッチングガスとして用いる方法が開示されている。しかしながら、これらのパーフルオロケトンの分解物質には少なからず高ＧＷＰのＰＦＣが含まれることや、沸点が比較的高い物質が含まれることから、必ずしもエッチングガスとして好ましくなかった。

一方、特許文献２では２〜６個の炭素原子を有するハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）をドライエッチングガスとして用いる方法が開示されている。

このような背景の下、更なる低ＧＷＰを有し、かつ工業的にも製造が容易な化合物の開発が求められてきており、分子内に二重結合、三重結合を有する不飽和フルオロカーボンを用いた、エッチング用途としての適用が検討されてきた。これに関連する従来技術として、特許文献３にはＣ_ａＦ_２ａ＋１ＯＣＦ＝ＣＦ_２を含むエーテル類の他、ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＦＨ、ＣＦ_３ＣＨ＝ＣＦ_２等のフッ素化オレフィン類をＳｉ膜、ＳｉＯ_２膜、Ｓｉ_３Ｎ_４膜、または高融点金属シリサイト膜をエッチングする方法が開示されている。

また、特許文献４に、ヘキサフルオロ−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエンおよびヘキサフルオロプロペン等をエッチングガスとして用いることを特徴とするプラズマエッチング方法が開示されている。

特許文献５には、ａ．ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロペンタジエン、ペンタフルオロプロペン又はトリフルオロプロピンからなる群から選ばれる不飽和フルオロカーボン ｂ.モノフルオロメタン又はジフルオロメタンからなる群から選ばれるヒドロフルオロメタン及びｃ.不活性なキャリアーガスを含む混合ガスを用いて、窒化物層からなる非酸化物層上の酸化物層をエッチングする方法が開示されている。

特許文献６には、炭素数５又は６の鎖状パーフルオロアルキンをプラズマ反応ガスとして用いることが開示されている。

特表２００４−５３６４４８号公報 特開平１０−１４０１５１号公報 特開平１０−２２３６１４号公報 特開平９−１９２００２号公報 特表２００２−５３０８６３号公報 特開２００３−２８２５３８号公報

特許文献２の方法で使用しているハイドロフルオロエーテルは、ＰＦＣ類やＨＦＣ類の代替物質として挙げることができる。しかしながら、分解物質に少なからず高ＧＷＰのＰＦＣが含まれることから、今後、排出規制物質であるこれらの化合物を積極的に使用することは地球環境的にも好ましくなかった。

また、特許文献３の方法は、例示された化合物がいずれも工業的に製造するのが非常に困難であった。

エッチング性能については、プラズマエッチングの場合、例えばＣＦ_４のガスからＦラジカルを作り、ＳｉＯ_２をエッチングすると等方性にエッチングされる。微細加工が要求されるドライエッチングにおいては、等方性よりも異方性エッチングに指向性をもつエッチング剤が好ましく、さらに地球環境負荷が小さく、かつ経済性の高いエッチング剤が望まれている。

また、これまでのエッチングガスを用いる技術では特許文献５に記載のような複雑な工程や装置、限られた温度条件や基板、ガスへの振動付加等の操作が必要であり、プロセスウインドウが狭いという問題があった。

本発明は、ガスの分子構造及びガス組成を最適化することにより、プロセスウインドウが広く、特殊な装置を使用することなく良好な加工形状が得られるドライエッチング剤、及びそれを用いたドライエッチング剤を用いたドライエッチング方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ドライエッチングにおいて異方性エッチングに好適で、かつ地球環境への影響がより小さい代替物質を見出した。
具体的には、第一のガスとして、フッ素化プロピン類であるＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（但し、Ｘ＝はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ_３、ＣＦＨ_２、又はＣＦ_２Ｈを表す。）を用い、さらに、第一のガスに添加する第二のガスとして、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ、ＣＯ_２、ＣＯＣｌ_２、ＣＯＦ_２、Ｈ_２等のガス、もしくはハロゲンガスもしくはハロゲン化合物のガスを添加することを特徴とした混合ガス、また、第一ガスもしくは第一ガスと第二ガスの混合ガスに添加する第三のガスとして、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを添加した混合ガスを用いることで、良好な加工形状が得られることを特徴とするドライエッチング剤を提供するものである。

すなわち、本発明は、以下の［発明１］〜［発明８］に記載の発明を提供する。

［発明１］
化学式ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ_３、ＣＦＨ_２、又はＣＦ_２Ｈを表す。）で表される化合物を含むドライエッチング剤。

［発明２］
Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、又はＢｒである１−ハロゲノ−３，３，３−トリフルオロプロピンである、発明１に記載のドライエッチング剤。

［発明３］
ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸの含有率が、５〜１００体積％である発明１又は発明２に記載のドライエッチング剤。

［発明４］
さらに、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ、ＣＯ_２、ＣＯＣｌ_２、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、ＮＦ_３、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、及びＹＦ_ｎ（式中、ＹはＣｌ、Ｂｒ又はＩを表す。ｎは整数を表し、１≦ｎ≦５である。）からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、発明１乃至発明３の何れかに記載のエッチング剤。

［発明５］
さらに、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_５Ｈ、Ｃ_２Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｈ、Ｃ_３ＣｌＦ_３Ｈ、及びＣ_４Ｆ_８からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、発明１乃至発明４の何れかに記載のドライエッチング剤。

［発明６］
さらに、不活性ガスキャリアーとしてＮ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、及びＫｒからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、発明１乃至発明５の何れかに記載のドライエッチング剤。

［発明７］
発明１乃至発明６の何れかに記載のドライエッチング剤をプラズマ化して得られるプラズマガスを用いて、二酸化珪素、窒化珪素、及び炭化珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種のシリコン系材料を選択的にエッチングするドライエッチング方法。

［発明８］
（Ａ）ＣＦ_３Ｃ≡ＣＦ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＣｌ、及びＣＦ_３Ｃ≡ＣＢｒからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスと、（Ｂ）Ｏ_２、ＣＯ、Ｈ_２、及びＣＯＦ_２からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスと、Ａｒを用い、（Ａ）、（Ｂ）、及びＡｒの体積流量比をそれぞれ５〜９５％：３〜５０％：２〜９２％（但し、各々のガスの体積流量比の合計は１００である。）とし、二酸化珪素、窒化珪素、及び炭化珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種のシリコン系材料を選択的にエッチングするドライエッチング方法。

本発明におけるドライエッチング剤は、分子内に１個の不飽和の三重結合を有するため、大気中での分解性があり、地球温暖化への寄与もＣＦ_４やＣＦ_３Ｈ等のＰＦＣ類やＨＦＣ類より格段に低いことから、ドライエッチング剤とした場合、環境への負荷が軽いという効果を奏す。

さらに、第二のガスとして、含酸素ガス、含ハロゲンガス、あるいは第三のガスとして不活性ガスと混合することにより飛躍的にプロセスウインドウを広げることができ、特殊な基板の励起操作等なしに高アスペクト比が要求される加工にも対応できる。

以下、本発明におけるドライエッチング剤について詳細に説明する。

本発明において使用するドライエッチング剤は、化学式ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸで表されるフッ素化プロピン類を含む。フッ素原子と炭素原子数の比（Ｆ/Ｃ比）が１．３４以下のものであれば特に限定されないが、具体的には、Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ_３、ＣＦＨ_２、ＣＦ_２Ｈ、ＣＣｌＨ_２、ＣＢｒＨ_２、ＣＣｌ_２Ｈ、ＣＢｒ_２Ｈ、ＣＣｌＦＨ、ＣＢｒＦＨ等の化合物が挙げられる。その中でも、Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、又はＢｒの場合である３，３，３−トリフルオロプロピン類が特に好ましい。

本発明においてドライエッチング剤として使用するフッ素化プロピン類は、分子内に不飽和の三重結合を有するため、大気中での分解性があり、地球温暖化への寄与も現在ドライエッチング剤として使用されているＣＦ_４やＣＦ_３Ｈ等のＰＦＣ類やＨＦＣ類より格段に低い。また、ＣｌやＢｒを含む含フッ素プロピンのオゾン破壊係数は、それらの大気寿命が極めて短いため、無視できるほど低いと予想される。

なお、本発明において用いる３，３，３−トリフルオロプロピン類は、例えば、特開２００８−２８５４７１等の従来公知の方法で製造することができる。

本発明に使用するフッ素化プロピン類は、三重結合を分子中に有し、この三重結合が単結合によりＣＦ_３基とつながっておりエッチング効率の高いＣＦ_３ ^＋イオンが高頻度で発生し、一方、三重結合部分はポリマー化して堆積するという特徴をもつ。

エッチング剤中の炭素原子が高分子化して被エッチング材の側壁の非選択的なエッチングを防御するためＦ／Ｃ比はできるだけ１に近づくよう、調整することが好ましい。

本発明のフッ素化プロピン類は、分子中のＦ／Ｃ比が１．３４よりも小さく、被エッチング材の側壁がポリマーの堆積により保護されるため、Ｆラジカルによる等方的エッチングを防止し、異方性エッチングを可能にする。

さらに、Ｃｌ、ＢｒやＩを含む３，３，３−トリフルオロプロピン類では、灰化処理効果が期待できるため、側壁に堆積したフルオロカーボン膜を効率的に除去しながら異方性エッチングを行うことができる。また、エッチング終了後に、Ｏ₂等の酸化性ガスを用いて灰化処理をすることもできる。

また、本発明においてドライエッチング剤として使用するフッ素化プロピン類ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸは、単独でも使用することができるが、他の１種又は２種以上の有機化合物又は無機化合物と混合して用いることができる。

本発明のエッチング方法は、各種ドライエッチング条件下で実施可能であり、対象膜の物性、生産性、微細精度等によって、種々の添加剤を加えることが好ましい。

本発明においてドライエッチング剤として使用する３，３，３−トリフルオロプロピン類は、５〜１００体積％含むことが好ましい。また、３，３，３−トリフルオロプロピン類と添加ガス（なお、ここで言う「添加ガス」とは、Ｏ_２、Ｆ_２等の酸化性ガス、又はＨ_２、ＣＯ等の還元性ガスを示す。なお、本明細書で当該ガスを「酸化性ガス」、「含酸素ガス」、「含ハロゲンガス」、「還元性ガス」と言うことがある。）との混合物を使用する場合、３，３，３−トリフルオロプロピン類を５体積％程度以上、添加ガス成分の少なくとも１種を９５体積％程度以下で使用することが好ましい。さらに、３，３，３−トリフルオロプロピン類を２０〜９０体積％程度、添加ガスの少なくとも１種を１０〜８０体積％程度にすることが特に好ましい。

生産性を上げるために、エッチング速度を上げたい時は、酸化性のガスの添加が好ましい。具体的には、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ_２、ＣＯＣｌ_２、ＣＯＦ_２、等の含酸素ガス、Ｆ_２、ＮＦ_３、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、ＹＦｎ（Ｙ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、１≦ｎ≦５）等のハロゲンガスが例示される。これらのうち、Ｏ_２、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、ＮＦ_３、Ｃｌ_２が特に好ましい。なお、当該ガスについては、１種類、もしくは２種類以上を混合して添加することもできる。

酸化性ガスの添加量は出力等の装置の形状、性能や対象膜特性に依存するが、通常、流量の１／２０から３０倍である。好ましくは、３，３，３−トリフルオロプロピン類の流量の1／１０から１０倍が好ましい。

もし、これ以上添加した場合は、フッ素化プロピン類の優れた異方性エッチング性能が損なわれることがある。特に、酸素を添加すると選択的に金属のエッチングレートを加速することが可能となる。すなわち、酸化物に対する金属のエッチング速度の選択比を著しく向上でき、金属の選択エッチングが可能となる。

なお、本願発明のエッチング剤は、所望により、酸化性ガスと同時に、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを添加することが可能である。

これらの不活性ガスは希釈剤としても使用可能であるが、特にＡｒは３，３，３−トリフルオロプロピン類との相乗効果によって、より高いエッチングレートが得られる。

不活性ガスの添加量は出力、排気量等の装置の形状、性能や対象膜特性に依存するが、３，３，３−トリフルオロプロピン類の流量の１／１０から３０倍が好ましい。

等方的なエッチングを促進するＦラジカル量の低減を所望するときは、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_２，Ｃ_２Ｈ_４，Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_４、Ｃ_３Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８、ＨＩ、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＣＯ、ＮＯ、ＮＨ_３、Ｈ_２に例示される還元性ガスの添加が有効である。

還元性ガスの添加量は、フッ素化プロピン類：還元性ガス（モル比）＝１０：１〜１：５、好ましくは５：１〜１：１である。添加量が多すぎる場合には、エッチングに働くＦラジカルが著しく減量し、生産性が低下することがある。前述の還元性ガスのうち、特に、Ｈ_２、Ｃ_２Ｈ_２を添加するとＳｉＯ_２のエッチング速度は変化しないのに対してＳｉのエッチング速度は低下し、選択性が高くなることから、その結果、下地の珪素に対してＳｉＯ_２を選択的にエッチングすることが可能となる。

なお、トリフルオロプロピン等のフッ素化プロピンだけでも十分な効果はあるが、異方性エッチングを更に高めることができるよう、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_２Ｆ_５Ｈ、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_７Ｈ、Ｃ_３Ｆ_６Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｈ_３、Ｃ_３Ｆ_４Ｈ_４、Ｃ_３Ｆ_３Ｈ_５、Ｃ_３Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｈ、Ｃ_３ＣｌＦ_３Ｈ、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_１０等のガスを加えることができる。

これらのガスの添加量はフッ素化プロピン類に対し１０倍以下が好ましい。１０倍以上ではフッ素化プロピン類の優れたエッチング性能が損なわれる。

本発明において使用するフッ素化プロピン類ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸと添加ガスとを混合する場合の、好ましいエッチングガス及びその体積％を以下に示す。なお、各ガスの体積％の合計は１００％である。

例えばＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（ＣＦ_３Ｃ≡ＣＦ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＣｌ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＢｒ）：酸化性ガス又は還元性ガス（Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｈ_２等）の場合には、体積％は５〜９５％：５〜９５％とすることが好ましく、さらに、２０〜８０％：２０〜８０％とすることが特に好ましい。

また、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（ＣＦ_３Ｃ≡ＣＦ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＣｌ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＢｒ）：酸化性ガス又は還元性ガス（Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｈ_２等）：不活性ガス（Ａｒ等）の場合には、体積流量比率は５〜９５％：３〜５０％：２〜９２％：とすることが好ましく、さらに、１０〜８０％：１０〜４０％：１０〜８０％とすることが特に好ましい。

次に、本願発明におけるドライエッチング剤を用いたエッチング方法について説明する。

本発明のドライエッチング剤は、各種の被加工物に適用可能であり、珪素ウエハ、金属板、硝子、単結晶、多結晶等の基板上に重層した、Ｂ、Ｐ、Ｗ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｓ、Ｃｒ及びその化合物、具体的には、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、オキシフッ化物、シリサイド及びこれらの合金のエッチング等各種の被加工物に適用可能である。

特に、半導体材料に対して有効に適用でき、半導体材料として、特に珪素、二酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化フッ化珪素又は炭化酸化珪素の珪素系材料、タングステン、レニウム、それらのシリサイド、チタンあるいは窒化チタン、ルテニウムあるいはルテニウムシリサイド、ルテニウムナイトライド、タンタル、タンタルオキサイド、オキシタンタルフルオリド、ハフニウム、ハフニウムオキサイド、オキシハフニウムシリサイド、ハフニウムジルコニムオキサイドを挙げることができる。

また、本発明のドライエッチング剤を用いたエッチング方法は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマエッチング、マイクロ波エッチング等のエッチング手法や反応条件は特に限定せず用いることができる。

本発明で用いるエッチング方法は、エッチング処理装置内で対象とするプロペン類のプラズマを発生させ、装置内にある対象の被加工物の所定部位に対してエッチングすることにより行う。例えば半導体の製造において、珪素ウェハ上に珪素系酸化物膜または窒化珪素膜等を成膜し、特定の開口部を設けたレジストを上部に塗布し、珪素系酸化物または窒化珪素膜を除去するようにレジスト開口部をエッチングする。

エッチングを行う際、圧力は異方性エッチングを行うために、ガス圧力は０．１３３〜１３３Ｐａの圧力で行うことが好ましい。０．１３３Ｐａより低い圧力ではエッチング速度が遅くなり、一方、１３３Ｐａを超える圧力ではレジスト選択比が損なわれることがある。

エッチングを行う際のＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ、及び、含酸素ガス又は含ハロゲンガス（Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、Ｃｌ_２等）：不活性ガス（Ａｒ等）、それぞれの体積流量比率は、前述した体積％と同じ比率でもってエッチングを行うことができる。

使用するガス流量は、エッチング装置の反応器容量、ウエハーサイズにもよるが、１０ＳＣＣＭ〜１００００ＳＣＣＭの間の流量が好ましい。

また、エッチングする温度は３００℃以下が好ましく、特に異方性エッチングを行うためには２４０℃以下とすることが望ましい。３００℃を超える 高温では等方的にエッチングが進行する傾向が強まり、必要とする加工精度が得られないこと、また、レジストが著しくエッチングされるために好ましくない。

エッチング処理を行う反応時間は、特に限定はされないが、概ね５分〜３０分程度である。しかしながらエッチング処理後の経過に依存する為、当業者がエッチングの状況を観察しながら適宜調整するのが良い。

水素又は水素含有化合物ガスと混合して使用することや圧力、流量、温度等を適性化することにより、例えばコンタクトホールの加工時の珪素と珪素酸化膜とのエッチング速度の選択性を向上させたりすることができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。

本発明のドライエッチング剤をコンタクトホール加工に適用し、層間絶縁膜（ＳｉＯ_２）をエッチングした例を［実施例１］〜［実施例１８］に、層間絶縁膜（窒化珪素）をエッチングした例を［実施例１９］〜［実施例２０］に示す。また、比較例としてパーフルオロカーボン（ＣＦ₄）、及びトリフルオロプロピン（ＣＦ_３Ｃ≡ＣＨ）を使用した場合を［比較例１］〜［比較例５］として示す。また、本実施例に用いる実験装置の概略図を図１に示す。

チャンバー１上部に取り付けたサファイア管７内で、高周波電源３（１３．５６ＭＨｚ、２．２Ｗ／ｃｍ^２）を用いて第１ガス導入口４、第２ガス導入口５、又は第３ガス導入口６より導入されたガスを励起させ生成した活性種を、試料ホルダ１０に設置した試料１１に供給し、チャンバーのガス圧を１．３３Ｐａに設定し、基板温度を２００℃としエッチングを行った。

試料１１としては、単結晶珪素ウエハ上にＳｉＯ_２層間絶縁膜が形成し、さらに該ＳｉＯ_２のエッチングマスクとして開口部を設けたレジスト・マスクを形成したものを用いた。

エッチングを行い、レジスト開口部周辺の加工形状、ＳｉＯ_２エッチング速度の対レジスト比の測定を実施した。その結果を表１に示す。

［実施例１］〜［実施例３］及び、［実施例１７］〜［実施例１９］より、本発明におけるドライエッチング剤は単独で使用する場合においても、［比較例１］〜［比較例５］と比較して、エッチング速度、対レジスト選択比、アスペクト比がともに大きく、良好なコンタクトホール加工形状が得られている。

［実施例７］〜［実施例１１］、［実施例１３］、［実施例１６］及び［実施例２０］より、酸化性の添加ガスを加えることによって、［実施例１］〜［実施例３］及び［実施例１７］〜［実施例１９］の単独の場合に比べて、対レジスト選択比は若干劣る場合があるものの、エッチング速度を大幅に増大させることができ、良好なコンタクトホール加工形状が得られている。

[実施例１２]より、第２ガスとしてＣＯを、第３ガスとしてＡｒを添加することにより、エッチング速度、対レジスト選択比、アスペクト比がともに大きく、良好なコンタクトホール加工形状が得られている。また、[実施例１６]より、Ｈ₂を加えることによって良好な対レジスト選択比が得られている。

［実施例１４］、［実施例１５］より、ＣＦ_４、ＣＨ_３Ｆの添加ガスを加えることによっても実用上十分に使用可能なエッチング速度、対レジスト選択比、アスペクト比であり、良好なコンタクトホール加工形状が得られている。

本発明で用いたリモートプラズマ装置の概略図の一例である。

１．チャンバー
２．アース
３．高周波電源装置
４．第一ガス導入口（表１のガス１、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸをマスフローコントローラーで制御して導入）
５. 第二ガス導入口（表１のガス２、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯＦ_２をマスフローコントローラーで制御して導入）
６. 第三ガス導入口（表１のガス２又は３、Ａｒ、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｈ_２をマスフローコントローラーで制御して導入）
７. サファイア管
８. 電子式圧力計
９. 排ガスライン
１０. 試料ホルダ
１１. 試料

Claims (8)

1. 化学式ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ_３、ＣＦＨ_２、又はＣＦ_２Ｈを表す。）で表される化合物を含むドライエッチング剤。
2. Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、又はＢｒである１−ハロゲノ−３，３，３−トリフルオロプロピンである、請求項１に記載のドライエッチング剤。
3. ＣＦ_３Ｃ≡ＣＸの含有率が、５〜１００体積％である請求項１又は請求項２に記載のドライエッチング剤。
4. さらに、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ、ＣＯ_２、ＣＯＣｌ_２、ＣＯＦ_２、Ｆ_２、ＮＦ_３、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、及びＹＦ_ｎ（式中、ＹはＣｌ、Ｂｒ又はＩを表す。ｎは整数を表し、１≦ｎ≦５である。）からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエッチング剤。
5. さらに、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_２Ｆ_５Ｈ、Ｃ_２Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_４Ｈ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｈ、Ｃ_３ＣｌＦ_３Ｈ、及びＣ_４Ｆ_８からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のドライエッチング剤。
6. さらに、不活性ガスキャリアーとしてＮ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、及びＫｒからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスを含む、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のドライエッチング剤。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載のドライエッチング剤をプラズマ化して得られるプラズマガスを用いて、二酸化珪素、窒化珪素、及び炭化珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種のシリコン系材料を選択的にエッチングするドライエッチング方法。
8. （Ａ）ＣＦ_３Ｃ≡ＣＦ、ＣＦ_３Ｃ≡ＣＣｌ、及びＣＦ_３Ｃ≡ＣＢｒからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスと、（Ｂ）Ｏ_２、ＣＯ、Ｈ_２、及びＣＯＦ_２からなる群より選ばれる少なくとも１種のガスと、Ａｒを用い、（Ａ）、（Ｂ）、及びＡｒの体積流量比をそれぞれ５〜９５％：３〜５０％：２〜９２％（但し、各々のガスの体積流量比の合計は１００である。）とし、二酸化珪素、窒化珪素、及び炭化珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種のシリコン系材料を選択的にエッチングするドライエッチング方法。

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