JP2015533029A5 - - Google Patents
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Description
＜概要＞
ケイ素含有薄膜をエッチングする方法を開示する。エッチングガスを、基板上にケイ素含有薄膜を有するプラズマ反応チャンバ内に導入する。エッチングガスは、ｔｒａｎｓ−
１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン；ｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン；ヘキサフルオロイソブテン；ｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタン；１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタン；１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタン；又はｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである。不活性ガスをプラズマ反応チャンバ内に導入する。プラズマが活性化して、基板からケイ素含有薄膜を選択的にエッチングすることができる活性化エッチングガスを発生させる。本開示の方法は、以下の態様の１つ又は複数を含み得る。
・エッチングガスがｔｒａｎｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンである、
・エッチングガスがｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンである、
・エッチングガスがヘキサフルオロイソブテンである、
・エッチングガスがｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスが１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスが１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスがｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである、
・活性化エッチングガスがケイ素含有薄膜と選択的に反応して揮発性副産物を形成させる、
・プラズマ反応チャンバから揮発性副産物を除去すること、
・不活性ガスがＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ及びＮｅよりなる群から選択される、
・不活性ガスがＡｒである、
・プラズマ反応チャンバに導入する前にエッチングガスと不活性ガスとを混合して、混合物を生成すること、
・不活性ガスとは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に連続的に不活性ガスを導入すること、及びプラズマ反応チャンバ内に断続的に（in pulses）エッチングガスを導入すること、
・不活性ガスが、プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと不活性ガスとの全体積のおよそ５０％ｖ／ｖ〜およそ９５％ｖ／ｖを構成する、
・プラズマ反応チャンバ内に酸化剤を導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に酸化剤を導入しないこと、
・酸化剤が、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２よりなる群から選択される、・酸化剤がＯ２である、
・プラズマ反応チャンバ内への導入前に、エッチングガスと酸化剤とを混合すること、
・酸化剤とは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に連続的に酸化剤を導入すること、及びプラズマ反応チャンバ内に断続的にエッチングガスを導入すること、
・酸化剤が、プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと酸化剤との全体積のおよそ５％ｖ／ｖ〜およそ１００％ｖ／ｖを構成する、
・ケイ素含有薄膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組合せの層を含む、
・ケイ素含有薄膜が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、又はそれらの組合せを含む、
・ケイ素含有薄膜が炭化ケイ素を含まない、
・ケイ素含有薄膜がアモルファスカーボン層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜がフォトレジスト層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜がポリシリコン層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜が金属コンタクト層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜が酸化ケイ素層である、
・酸化ケイ素層が多孔質ＳｉＣＯＨ薄膜である、
・アモルファスカーボン層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・フォトレジスト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ポリシリコン層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・金属コンタクト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ＳｉＮ層からから酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ケイ素含有薄膜が窒化ケイ素層である、
・アモルファスカーボン層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・パターン化されたフォトレジスト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、・ポリシリコン層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・金属コンタクト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ＳｉＯ層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・シリコン層から酸化ケイ素及び窒化ケイ素の両方を選択的にエッチングすること、
・ケイ素含有薄膜に、およそ１０：１〜およそ１００：１のアスペクト比を有する開口部を作製すること、
・ゲートトレンチを作製すること、
・ステアケースコンタクトを作製すること、
・チャンネルホールを作製すること、
・およそ６０：１〜およそ１００：１のアスペクト比を有するチャンネルホールを作製すること、
・およそ４０ｎｍ〜およそ５０ｎｍの範囲をとる直径を有するチャンネルホールを作製すること、
・プラズマ反応チャンバ内に第２のガスを導入することによって選択性を改良すること、・第２のガスが、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦＨ ３ 、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ及びＳＯ２よりなる群から選択される、
・第２のガスがｃＣ５Ｆ８である、
・第２のガスがｃＣ４Ｆ８である、
・第２のガスがＣ４Ｆ６である、
・プラズマ反応チャンバへの導入前に、エッチングガスと第２のガスとを混合すること、・第２のガスとは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・チャンバ内に、およそ１％ｖ／ｖ〜およそ９９．９％ｖ／ｖの第２のガスを導入すること、
・およそ２５Ｗ〜およそ１００００Ｗの範囲をとるＲＦ電力によってプラズマを活性化させること、
・プラズマ反応チャンバが、およそ１ｍＴｏｒｒ〜およそ１０Ｔｏｒｒの範囲をとる圧力を有する、
・およそ５ｓｃｃｍ〜およそ１ｓｌｍの範囲をとる流量で、プラズマ反応チャンバにエッチングガスを導入すること、
・およそ−１９６℃〜およそ５００℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・およそ−１２０℃〜およそ３００℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・およそ−１０℃〜およそ４０℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・四重極型質量分析計、発光分光分析装置、ＦＴＩＲ、又は他のラジカル／イオン測定器によって活性化エッチングガスを測定すること、
・ＲＦ電力を印加することによってプラズマを発生させること。
ケイ素含有薄膜をエッチングする方法を開示する。エッチングガスを、基板上にケイ素含有薄膜を有するプラズマ反応チャンバ内に導入する。エッチングガスは、ｔｒａｎｓ−
１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン；ｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン；ヘキサフルオロイソブテン；ｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタン；１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタン；１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタン；又はｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである。不活性ガスをプラズマ反応チャンバ内に導入する。プラズマが活性化して、基板からケイ素含有薄膜を選択的にエッチングすることができる活性化エッチングガスを発生させる。本開示の方法は、以下の態様の１つ又は複数を含み得る。
・エッチングガスがｔｒａｎｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンである、
・エッチングガスがｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンである、
・エッチングガスがヘキサフルオロイソブテンである、
・エッチングガスがｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスが１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスが１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタンである、
・エッチングガスがｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンである、
・活性化エッチングガスがケイ素含有薄膜と選択的に反応して揮発性副産物を形成させる、
・プラズマ反応チャンバから揮発性副産物を除去すること、
・不活性ガスがＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ及びＮｅよりなる群から選択される、
・不活性ガスがＡｒである、
・プラズマ反応チャンバに導入する前にエッチングガスと不活性ガスとを混合して、混合物を生成すること、
・不活性ガスとは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に連続的に不活性ガスを導入すること、及びプラズマ反応チャンバ内に断続的に（in pulses）エッチングガスを導入すること、
・不活性ガスが、プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと不活性ガスとの全体積のおよそ５０％ｖ／ｖ〜およそ９５％ｖ／ｖを構成する、
・プラズマ反応チャンバ内に酸化剤を導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に酸化剤を導入しないこと、
・酸化剤が、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２よりなる群から選択される、・酸化剤がＯ２である、
・プラズマ反応チャンバ内への導入前に、エッチングガスと酸化剤とを混合すること、
・酸化剤とは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・プラズマ反応チャンバ内に連続的に酸化剤を導入すること、及びプラズマ反応チャンバ内に断続的にエッチングガスを導入すること、
・酸化剤が、プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと酸化剤との全体積のおよそ５％ｖ／ｖ〜およそ１００％ｖ／ｖを構成する、
・ケイ素含有薄膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、又はそれらの組合せの層を含む、
・ケイ素含有薄膜が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、又はそれらの組合せを含む、
・ケイ素含有薄膜が炭化ケイ素を含まない、
・ケイ素含有薄膜がアモルファスカーボン層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜がフォトレジスト層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜がポリシリコン層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜が金属コンタクト層から選択的にエッチングされる、
・ケイ素含有薄膜が酸化ケイ素層である、
・酸化ケイ素層が多孔質ＳｉＣＯＨ薄膜である、
・アモルファスカーボン層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・フォトレジスト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ポリシリコン層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・金属コンタクト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ＳｉＮ層からから酸化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ケイ素含有薄膜が窒化ケイ素層である、
・アモルファスカーボン層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・パターン化されたフォトレジスト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、・ポリシリコン層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・金属コンタクト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・ＳｉＯ層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングすること、
・シリコン層から酸化ケイ素及び窒化ケイ素の両方を選択的にエッチングすること、
・ケイ素含有薄膜に、およそ１０：１〜およそ１００：１のアスペクト比を有する開口部を作製すること、
・ゲートトレンチを作製すること、
・ステアケースコンタクトを作製すること、
・チャンネルホールを作製すること、
・およそ６０：１〜およそ１００：１のアスペクト比を有するチャンネルホールを作製すること、
・およそ４０ｎｍ〜およそ５０ｎｍの範囲をとる直径を有するチャンネルホールを作製すること、
・プラズマ反応チャンバ内に第２のガスを導入することによって選択性を改良すること、・第２のガスが、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦＨ ３ 、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ及びＳＯ２よりなる群から選択される、
・第２のガスがｃＣ５Ｆ８である、
・第２のガスがｃＣ４Ｆ８である、
・第２のガスがＣ４Ｆ６である、
・プラズマ反応チャンバへの導入前に、エッチングガスと第２のガスとを混合すること、・第２のガスとは別にプラズマ反応チャンバ内にエッチングガスを導入すること、
・チャンバ内に、およそ１％ｖ／ｖ〜およそ９９．９％ｖ／ｖの第２のガスを導入すること、
・およそ２５Ｗ〜およそ１００００Ｗの範囲をとるＲＦ電力によってプラズマを活性化させること、
・プラズマ反応チャンバが、およそ１ｍＴｏｒｒ〜およそ１０Ｔｏｒｒの範囲をとる圧力を有する、
・およそ５ｓｃｃｍ〜およそ１ｓｌｍの範囲をとる流量で、プラズマ反応チャンバにエッチングガスを導入すること、
・およそ−１９６℃〜およそ５００℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・およそ−１２０℃〜およそ３００℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・およそ−１０℃〜およそ４０℃の範囲をとる温度で基板を維持すること、
・四重極型質量分析計、発光分光分析装置、ＦＴＩＲ、又は他のラジカル／イオン測定器によって活性化エッチングガスを測定すること、
・ＲＦ電力を印加することによってプラズマを発生させること。
エッチングガスを混合させ得る他の例示的なガスとしては、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦＨ ３ 、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ及びＳＯ２等の付加的なエッチングガスが挙げられる。エッチングガス及び付加的なガスの蒸気を、プラズマ反応チャンバへの導入前に混合してもよい。付加的なエッチングガスは、チャンバ内に導入される混合物のおよそ１％ｖ／ｖ〜およそ９９．９％ｖ／ｖを構成することができる。
Claims (17)
- ケイ素含有薄膜をエッチングする方法であって、
基板上にケイ素含有薄膜を有するプラズマ反応チャンバ内に、ｔｒａｎｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、ｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、ヘキサフルオロイソブテン、ｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタン、１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタン、及びｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンよりなる群から選択されるエッチングガスを導入することと、
前記プラズマ反応チャンバ内に不活性ガスを導入することと、
前記基板から前記ケイ素含有薄膜を選択的にエッチングすることができる活性化エッチングガスを発生させる、プラズマを活性化させることと、
を含む、ケイ素含有薄膜をエッチングする方法。 - 前記活性化エッチングガスが前記ケイ素含有薄膜と選択的に反応して形成される揮発性副産物を前記チャンバから除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
- 前記不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ及びＮｅよりなる群から選択される、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記不活性ガスが、前記プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと不活性ガスとの全体積のおよそ５０％ｖ／ｖ〜およそ９５％ｖ／ｖを構成する、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記プラズマ反応チャンバ内に酸化剤を導入することを更に含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記酸化剤が、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２よりなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
- 前記酸化剤が、前記プラズマ反応チャンバ内に導入されるエッチングガスと酸化剤との全体積のおよそ５％ｖ／ｖ〜およそ１００％ｖ／ｖを構成する、請求項５に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、またはそれらの組合せの層を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、又はそれらの組合せを更に含む、請求項８に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜がアモルファスカーボン層から選択的にエッチングされる、請求項８に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜がフォトレジスト層から選択的にエッチングされる、請求項８に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜がポリシリコン層から選択的にエッチングされる、請求項８に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜が金属コンタクト層から選択的にエッチングされる、請求項８に記載の方法。
- 前記ケイ素含有薄膜におよそ１０：１〜およそ１００：１のアスペクト比を有する開口部を作製する、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記プラズマ反応チャンバ内に、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦＨ ３ 、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ及びＳＯ２よりなる群から選択される第２のガスを導入することによって選択性を改良することを更に含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
- ｔｒａｎｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、ｃｉｓ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、ヘキサフルオロイソブテン、ｔｒａｎｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタン、１，１，２，２−テトラフルオロシクロブタン、及びｃｉｓ−１，１，２，２，３，４−ヘキサフルオロシクロブタンよりなる群から選択される、プラズマエッチング化合物であって、少なくとも９９．９体積％の純度、及び０．１体積％未満の微量のガス不純物を有し、該微量のガス状不純物中に含まれる窒素含有ガスと酸素含有ガスとの総含有率が１５０体積ｐｐｍ未満である、プラズマエッチング化合物。
- 前記酸素含有ガスが水であり、前記プラズマエッチング化合物が２０重量ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１６に記載のプラズマエッチング化合物。
Applications Claiming Priority (3)
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