JP3611722B2 - エッチングガス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ、ＴＦＴなどの半導体デバイスの製造用途に適したエッチングガスに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
半導体工業を中心とした薄膜デバイス製造プロセス、光デバイス製造プロセスや超鋼材料製造プロセスでは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ゾルゲル法、蒸着法を用いて種々の薄膜、厚膜、粉体、ウイスカが製造されている。これらを製造する際には膜、ウイスカや粉体が堆積させるべき目的物上以外の反応器内壁、目的物を担持する冶具等にも堆積物が生成する。不要な堆積物が生成するとパーティクル発生の原因となるため良質な膜、粒子、ウイスカを製造することが困難になるため随時除去しなければならない。また、半導体やＴＦＴ等において回路を構成する各種の薄膜材料に回路パターンを形成するために薄膜材料を部分的に取り除くガスエッチングを行う必要があり、さらに、ＣＶＭ（ケミカルヴェーパーマシーニング）においては、Ｓｉインゴット等をガスエッチングにより切断する必要がある。
【０００３】
現在、回路形成のためのエッチング及びＣＶＤ装置等の薄膜形成装置のクリーニングにはＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６、ＮＦ_３などのガスが使用されているが、これらは地球温暖化係数が高いことが問題となっている。また、これらは比較的安定なガスであるため、エッチャントとして有用なＣＦ_３・ラジカルやＦ・ラジカル等を発生させるためには高いエネルギーが必要であり電力消費量が大きいこと、大量の未反応排ガス処理が困難であるなどの問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための具体的手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、化学式（１）で示される化合物からなるガスがエッチング能力に優れることを見いだし本発明に到達したものである。
【０００５】
すなわち本発明は、化学式（１）
【０００６】
【化３】

【０００７】
からなる化合物からなるガスを１種以上含むエッチングガスを提供するものである。
本発明のエッチングガスは、シリコンウエハ、金属板、硝子、単結晶、多結晶などの基板上に堆積した、Ｂ、Ｐ、Ｗ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｏｓ、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、炭化物及びこれらの合金のエッチングガスとして使用するものである。
【０００８】
本発明のエッチングガスは、従来汎用されていたＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、ＮＦ_３などと比較するとエッチング精度に優れている。また、クリーニングガスとして使用しても、供給分子量に対して比較すると高いエッチング速度が取れる特徴がある。
【０００９】
本発明のガスを用いたエッチング方法は、プラズマエッチング、反応性プラズマエッチング、マイクロ波エッチングなどの各種ドライエッチング条件下で実施可能であり、これらのエッチングガスとＨｅ、Ｎ_２、Ａｒなどの不活性ガス、あるいはＨＩ、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＣＯ、ＮＯ、Ｏ_２、ＣＨ_４、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｃ_２Ｈ_２などのガスと適切な割合で混合して使用しても良い。特に、エッチングガスとして使用する場合は、等方的なエッチングを促進するＦラジカル量を低減するために、本発明において使用する上述のエッチングガスに対して水素やＣＨ_４、ＮＨ_３、ＨＩ、ＨＢｒ、ＨＣｌなどの水素含有化合物ガスを、流量比で４倍量以下の流量で混合して使用することが特に望ましい。４倍量より多くの水素または水素含有化合物ガスを混合するとエッチングに有効なＦラジカル量が著しく低下するため好ましくない。使用する場合の圧力は、異方性エッチングを行うために、ガス圧力は、５Ｔｏｒｒ以下の圧力で行うことが好ましいが、０．０１Ｔｏｒｒ以下の圧力ではエッチング速度が遅くなるために好ましくない。使用するガス流量は、エッチング装置の反応器容量、ウエハサイズにもよるが、１０ＳＣＣＭ〜１０００ＳＣＣＭの間の流量でエッチングすることが好ましい。また、エッチングする温度は、４００℃以下が好ましい、４００℃以上では等方的にエッチングが進行する傾向が有り必要とする加工精度が得られないこと、また、レジストがエッチングされるために好ましくない。
【００１０】
さらに、本発明のエッチングガスは、分解が容易である。水、アルカリ水溶液、酸性水溶液に溶解もしくはこれらの溶液で分解可能であり環境負荷が少ない。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、かかる実施例に制限されるものではない。
【００１２】
実施例１〜２０、比較例１
実施例１〜２０は、本発明のガスをコンタクトホール加工に適用し、層間絶縁膜（ＳｉＯ_２）のエッチングに適用したものである。本実施例において使用したサンプルは、図１に示すように単結晶シリコンウエハ１上にＳｉＯ_２層間絶縁膜２が形成され、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３を形成したものである。
【００１３】
上記ウエハを１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する電源を備えたエッチング装置内に設置し、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（対レジスト選択比）の測定を実施した。一例として、下記の条件でＳｉＯ_２のエッチングを行った。
（条件）
反応ガス流量 ：２５ＳＣＣＭ
Ａｒ流量 ：５０ＳＣＣＭ
ガス圧 ：０．２Ｔｏｒｒ
ＲＦパワー密度 ：２．２Ｗ／ｃｍ^２
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１に得られた結果を示すが、本発明のエッチングガスを用いることにより高速なエッチングレートが得られ、かつレジストに対しても高い選択性が得られる。また、レジストに対しては肩落ちがないエッチング特性を持つことが精度の良い配線孔を形成するための加工には好ましいが、本発明のガスを用いることにより肩落ちのない加工形状が得られた（図１（ｂ）に示す）。なお、表１中のＣＤロスの○印は肩落ちがないことを示し、△印は肩落ちが認められることを示す。また比較例として、ＣＦ_４ガスを用いた。
【００１６】
実施例２１〜２６
（ＣＦ_３）_２ＣＨＯＣＨ_２ＦとＨ_２、ＣＨ_４、ＮＨ_３、ＨＢｒ、ＨＩ、ＨＣｌとの混合ガスを用いて実施例１〜２０と同様のエッチング試験を下記条件で行った。その結果、対レジスト選択比及びＣＤロスともに混合しない場合よりも改善された。その結果を表２に示した。
（条件）
反応ガス流量 ：２５ＳＣＣＭ
水素含有ガス流量 ：２．５ＳＣＣＭ
Ａｒ流量 ：５０ＳＣＣＭ
ガス圧 ：０．２Ｔｏｒｒ
ＲＦパワー密度 ：２．２Ｗ／ｃｍ^２
【００１７】
【表２】

【００１８】
【発明の効果】
本発明のエッチングガスは、加工形状に優れかつ高速で良好なエッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施例１〜２０、比較例１で用いたエッチング用サンプルの断面模式図を示し、（ｂ）は、エッチング後の断面模式図を示す。
【符号の説明】
１ シリコンウエハ
２ ＳｉＯ_２層間絶縁膜
３ レジスト・マスク

Claims (1)

1. 基板の上に堆積した膜の所定の部分を除去するための、化学式（１）
   

   

   で示される化合物からなるガスと水素または水素含有化合物ガスとを含むエッチングガス。

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