JP2016149451A - ドライエッチングガス組成物及びドライエッチング方法 - Google Patents
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2)プラズマエッチングによるACLやPoly−Si、SiONなどのマスク材料やSiOCなどの低誘電率材料に対するダメージを軽減することができるため、デバイスの特性劣化や歩留りの減少を抑えることができる。
CxHyFz (1)
式(1)で表されるHFCガスは分子内に不飽和結合を有するものである。不飽和結合はC=C及び/又はC≡Cである。不飽和結合は、式(1)で表されるHFCガスの炭素数に応じて少なくとも1個存在する。
C=C−C (3a)
C≡C−C (3b)
C=C=C (3c)
−C=C−C− (3員環構造を示す) (3d)
C=C−C−C (4a)
C−C=C−C (4b)
C−C−(C)=C (以下()は分岐構造を示す)(4c)
C≡C−C−C (4d)
C−C≡C−C (4e)
C=C−C=C (4f)
C=C=C−C (4g)
−C−C=C−C− (4員環構造を示す)(4h)
−C=C−(C)−C− (3員環構造を示す)(4i)
−C−C−(C)−C= (3員環構造を示す)(4j)
−C−C=(C)−C− (3員環構造を示す)(4k)
C≡C−C=C (4l)
−C=C−C=C− (4員環構造を示す)(4m)
−C−C=(C)−C= (3員環構造を示す)(4n)
C≡C−C≡C (4o)
C=C−C−C−C (5a)
C−C=C−C−C (5b)
C−C−C−(C)=C (5c)
C−C=C−(C)−C (5d)
C≡C−C−C−C (5e)
C−C≡C−C−C (5f)
C=C−C=C−C (5g)
C=C=C−C−C (5h)
C=C−C−C=C (5i)
C=C−(C)−C=C (5j)
C−C−(C)−C≡C (5k)
C−C=C=C−C (5l)
C−C−(C)=C=C (5m)
−C−C=C−C−C− (5員環構造を示す)(5n)
−C−C−(C)−C=C− (4員環構造を示す)(5o)
−C=C−(C)−C−C− (4員環構造を示す)(5p)
−C−C=(C)−C−C− (4員環構造を示す)(5q)
−C−(C)−C−(C)=C− (3員環構造を示す)(5r)
−C−(C)=C−(C)−C− (3員環構造を示す)(5s)
−C=(C)−C−(C)−C− (3員環構造を示す)(5t)
−C−C−(C)(C)−C= (3員環構造を示す)(5u)
−C−C−(C−C)=C− (3員環構造を示す)(5v)
−C−C−(C−C)−C= (3員環構造を示す)(5w)
−C−C=(C−C)−C− (3員環構造を示す)(5x)
−C−C−(C=C)−C− (3員環構造を示す)(5y)
C≡C−C=C−C (5z)
C=C=C=C−C (5aa)
C=C−C−C≡C (5ab)
C=C−(C)−C≡C (5ac)
C=C−C≡C−C (5ad)
C=C−C=C=C (5ae)
−C−C=C−C=C− (5員環構造を示す)(5af)
−C=C−(C)−C=C− (4員環構造を示す)(5ag)
−C−C=(C)−C=C− (4員環構造を示す)(5ah)
−C=(C)−C=(C)−C− (3員環構造を示す)(5ai)
−C=(C)−C−(C)=C− (3員環構造を示す)(5aj)
−C=C−(C=C)−C− (3員環構造を示す)(5ak)
−C−C=(C−C)−C= (3員環構造を示す)(5al)
−C−C−(C=C)−C= (3員環構造を示す)(5am)
−C−C−(C≡C)−C− (3員環構造を示す)(5an)
C≡C−C−C≡C (5ao)
C−C≡C−C≡C (5ap)
C=C=C−C≡C (5aq)
−C−C−(C≡C)−C= (3員環構造を示す)(5ar)
−C=C−(C≡C)−C− (3員環構造を示す)(5as)
本発明で用いられるHFCガスが上記の式(4a)ないし(4c)のいずれかで表される場合、それに含まれるFの数は4以上7以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(4d)ないし(4k)のいずれかで表される場合には、Fの数は3以上5以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(4l)ないし(4n)のいずれかで表される場合には、Fの数は2以上3以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(4o)で表される場合には、Fの数は1である。
本発明で用いられるHFCガスが上記の式(5a)ないし(5d)のいずれかで表される場合、それに含まれるFの数は5以上9以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(5e)ないし(5y)のいずれかで表される場合には、Fの数は4以上8以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(5z)ないし(5an)のいずれかで表される場合には、Fの数は3以上5以下であることが好ましい。HFCガスが上記の式(5ao)ないし(5as)のいずれかで表される場合には、Fの数は2以上3以下であることが好ましい。
1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエン:14vol%、O2:50vol%、Ar:36vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンとしては、Journal of American Chemical Society (1961),83,382−5に記載の方法によって製造されたものを用いた。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:18.3nm/min、SiN膜:0nm/min、Poly−Si膜:0nm/min、ACL膜:0nm/min、BD−3:0nm/minとなった。各サンプルのエッチングレートを用い、以下の式によって算出される各膜種に対するSiO2膜の選択比は無限大となった。本実施例においては、プラズマエッチングにおいて炭素数3〜5のイオンが生成していたことが確認された。この確認は、プラズマの発生している処理室に四重極質量分析器を導入し、プラズマ中のイオンを質量分析することで行われた。
1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエン:13vol%、O2:53vol%、Ar:34vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:30.6nm/min、SiN膜:17.4nm/min、Poly−Si膜:1.1nm/min、ACL膜:0nm/min、BD−3:0nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:1.8、対Poly−Si膜:27.8、対ACL膜:無限大、対BD−3膜:無限大となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:0.6、対Poly−Si:15.8、対ACL膜:無限大、対BD−3膜:無限大となった。本実施例においては、プラズマエッチングにおいて炭素数3〜5のイオンが生成していたことが確認された。
本比較例は、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてC4F6を用いた例である。C4F6:20vol%、O2:30vol%、Ar:50vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:63.6nm/min、SiN膜:12.4nm/min、Poly−Si膜:5.9nm/min、ACL膜:0nm/min、BD−3:29.7nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:5.1、対Poly−Si膜:10.8、対ACL膜:無限大、対BD−3膜:2.1となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:0.2、対Poly−Si:2.1、対ACL膜:無限大、対BD−3膜:0.4となった。
本比較例も、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてC4F6を用いた例である。C4F6:14vol%、O2:50vol%、Ar:36vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、エッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:45.0nm/min、SiN膜:48.5nm/min、Poly−Si膜:31.0nm/min、ACL膜:58.1nm/min、BD−3:92.0nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:0.9、対Poly−Si膜:1.5、対ACL膜:0.8、対BD−3膜:0.5となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:1.1、対Poly−Si:1.6、対ACL膜:0.8、対BD−3膜:0.5となった。
本比較例も、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてC4F6を用いた例である。C4F6:13vol%、O2:53vol%、Ar:34vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:43.9nm/min、SiN膜:45.0nm/min、Poly−Si膜:26.7nm/min、ACL膜:68.3nm/min、BD−3:90.3nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:1.0、対Poly−Si膜:1.6、対ACL膜:0.6、対BD−3膜:0.5となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:1.0、対Poly−Si:1.7、対ACL膜:0.7、対BD−3膜:0.5となった。
本比較例は、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてCH3Fを用いた例である。CH3F:29vol%、O2:0vol%、Ar:71vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。その結果全てのサンプルにおいてエッチングは進行しなかった。
本比較例も、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてCH3Fを用いた例である。CH3F:27vol%、O2:6vol%、Ar:67vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:17.7nm/min、SiN膜:123.4nm/min、Poly−Si膜:6.8nm/min、ACL膜:10.0nm/min、BD−3:24.6nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:0.1、対Poly−Si膜:2.6、対ACL膜:1.8、対BD−3膜:0.7となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:7.0、対Poly−Si:18.1、対ACL膜:12.3、対BD−3膜:5.0となった。
本比較例も、実施例で用いたエッチングガスである1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンに代えてCH3Fを用いた例である。CH3F:25vol%、O2:13vol%、Ar:62vol%、圧力10Pa、RFパワー300Wの条件でプラズマを発生させ、SiO2膜、SiN膜、Poly−Si膜、ACL膜、BD−3膜それぞれのサンプルをエッチング処理した。各サンプルのエッチングレートはSiO2膜:9.9nm/min、SiN膜:91.5nm/min、Poly−Si膜:6.6nm/min、ACL膜:84.7nm/min、BD−3:27.0nm/minとなった。各膜種に対するSiO2膜の選択比は、対SiN膜:0.1、対Poly−Si膜:1.5、対ACL膜:0.1、対BD−3膜:0.4となった。各膜種に対するSiN膜の選択比は、対SiO2膜:9.2、対Poly−Si:13.9、対ACL膜:1.1、対BD−3膜:3.4となった。
Claims (9)
- CxHyFzで表され、xは3〜5のうちの整数であって、y+z≦2x、y≦zを満たす、分子内に不飽和結合を有するハイドロフルオロカーボンガスを含有するドライエッチングガス組成物。
- 請求項1に記載のドライエッチングガス組成物において上記ハイドロフルオロカーボンとして1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンを含有するドライエッチングガス組成物。
- 請求項2に記載のドライエッチングガス組成物において1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエンの含まれる割合が1〜100vol%であるドライエッチングガス組成物。
- 請求項2又は3に記載のドライエッチングガス組成物において1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエン以外にO2、O3、CO、CO2、NO、NO2、SO2及びSO3からなる酸素原子を持つ化合物群から選択される少なくとも1つが含まれるドライエッチングガス組成物。
- 請求項2ないし4のいずれか一項に記載のドライエッチングガス組成物において1,1,4,4−テトラフルオロ1,3−ブタジエン以外にN2、He、Ar、Ne及びXeからなる不活性ガス群から選択される少なくとも1つが含まれるドライエッチングガス組成物。
- (a1)炭素を含むシリコン系膜、(a2)結晶シリコン膜、(a3)アモルファスシリコン膜、(a4)多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)、(a5)シリコン酸窒化膜、又は(a6)アモルファスカーボン膜と、(b1)シリコン酸化膜又は(b2)シリコン窒化膜との積層構造体を、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のドライエッチングガス組成物を用いてプラズマエッチングを行い、(b1)シリコン酸化膜又は(b2)シリコン窒化膜を選択的にエッチングする工程を有するドライエッチング方法。
- 請求項6に記載のドライエッチング方法において、(b1)シリコン酸化膜及び(b2)シリコン窒化膜を同時にエッチング可能なプラズマ条件下に上記ドライエッチングガス組成物によるエッチングを行うドライエッチング方法。
- 請求項6に記載のドライエッチング方法において、(b2)シリコン窒化膜に対して(b1)シリコン酸化膜のエッチングを選択的に行うドライエッチング方法。
- 請求項6ないし8のいずれか一項に記載のドライエッチング方法において、炭素数3〜5のイオンが生成するように上記エッチングガス組成物をプラズマ化してエッチングを行うドライエッチング方法。
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