JP6280655B2 - ケイ素化合物用エッチングガス組成物及びエッチング方法 - Google Patents
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Description
[1](1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を主成分として含み、さらに、(2)F2と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物と、(4)HFと、(5)O2と、(6)Cl2、Br2、及びI2より選択される1種以上のハロゲンガス単体と、を含むことを特徴とするエッチングガス組成物。
[2](1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を90.00〜99.999vol%と、(2)F2及び(6)ハロゲンガス単体の合計で0.000005〜0.20vol%と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物を0.000005〜0.10vol%と、(4)HFを0.000003〜0.30vol%と、(5)残部O2とを含む[1]に記載のエッチングガス組成物。
[3](1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を90.00〜99.999vol%と、(2)F2及び(6)ハロゲンガス単体の合計で0.000005〜0.20vol%と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物を0.000005〜0.10vol%と、(4)HFを0.000003〜0.30vol%と、(5)残部O2及び希釈剤とを含む[1]に記載のエッチングガス組成物。
[4]熱エネルギーによるエッチングガスの励起によって半導体基板をエッチング又は加工する方法であって、プラズマを使用せずに、[1]〜[3]のいずれか1に記載のエッチングガス組成物を使用して、結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(mは自然数)Poly−Si、及びPoly−SiOm(mは自然数)から選択されるケイ素化合物の堆積物又は薄膜を加工もしくはエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
[5]熱エネルギーによるエッチングガスの励起によって半導体基板をエッチング又は加工する方法であって、プラズマを使用せずに、[1]〜[3]のいずれか1に記載のエッチングガス組成物を−10℃〜800℃のエッチング温度で使用して、結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(mは自然数)、Poly−Si、及びPoly−SiOm(mは自然数)から選択されるケイ素化合物の堆積物又は薄膜を加工もしくはエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
[6]エッチング温度は0〜400℃であることを特徴とする[5]に記載のエッチング方法。
1)高温(200℃以上)条件下でのエッチング速度を制御することができる。
2)エッチングガス組成物は反応性の低いガスであるため、各種温度域で優れたエッチング選択性を呈する。このため、目的とする半導体基板以外の場所に堆積したケイ素系化合物のみを選択的にエッチングして効率的かつ経済的に除去することができる。
3)低温(100℃以下)条件下でのエッチングも可能であり、生産性を向上させることができ、経済的にも有利である。
基板上1063nmの膜厚のSiO2ウェハ(基板厚さ0.725mm)を装置内に設置し、ClF:96.500vol%、ClF3:0.038vol%、F2:0.050vol%、HF:0.012vol%、O2:3.400vol%からなるエッチングガス組成物を充填して、50℃で30秒間エッチング処理を行った。エッチング処理後、基板上に残存しているSiO2の膜厚を測定したところ1047nmであった。初期膜厚と処理後膜厚との差に基づいてエッチング速度を計算したところ、20.1nm/minであった。
エッチング温度を100℃に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度30.5nm/min、変動係数0.06%を得た。
エッチング温度を200℃に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度58.7nm/min、変動係数0.08%を得た。
エッチング温度を300℃に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度86.1nm/min、変動係数0.07%を得た。
エッチング温度を400℃に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度111.2nm/min、変動係数0.09%を得た。
エッチング温度を800℃に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度243.4nm/min、変動係数0.10%を得た。
エッチングガス組成物をClF:0.038vol%、ClF3:96.500vol%、F2:0.050vol%、HF:0.012vol%、O2:3.400vol%に代えた以外は実施例1−1と同じ処理を行い、エッチング速度22.4nm/min、変動係数0.09%を得た。
比較例1−1と同じエッチングガス組成物を用いた以外は実施例1−2と同じ処理を行い、エッチング速度26.9nm/min、変動係数0.13%を得た。
比較例1−1と同じエッチングガス組成物を用いた以外は実施例1−3と同じ処理を行い、エッチング速度52.7nm/min、変動係数0.10%を得た。
比較例1−1と同じエッチングガス組成物を用いた以外は実施例1−4と同じ処理を行い、エッチング速度75.6nm/min、変動係数0.29%を得た。
比較例1−1と同じエッチングガス組成物を用いた以外は実施例1−2と同じ処理を行い、エッチング速度431.4nm/min、変動係数0.86%を得た。
基板上300nmの膜厚のSiNウェハ(基板厚さ:0.775mm)を装置内に設置し、ClF:92.500vol%、ClF3:0.038vol%、F2:0.012vol%、HF:0.050vol%、O2:3.400vol%、N2:4.000vol%のエッチングガス組成物を充填して、100℃で30秒間エッチング処理を行った。エッチング処理後、基板上に残存しているSiNの膜厚は299.3nmであった。初期膜厚と処理後膜厚との差に基づいてエッチング速度を計算したところ、1.4nm/minであった。
エッチング温度を200℃に代えた以外は実施例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度3.3nm/min、変動係数0.06%を得た。
エッチング温度を300℃に代えた以外は実施例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度13.0nm/min、変動係数0.08%を得た。
エッチング温度を400℃に代えた以外は実施例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度146.2nm/min、変動係数0.09%を得た。
エッチングガス組成物をClF:0.038vol%、ClF3:92.500vol%、F2:0.050vol%、HF:0.012vol%、O2:3.400vol%、N:4.000vol%に代えた以外は実施例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度1.9nm/min、変動係数0.15%を得た。
エッチング温度を200℃に代えた以外は比較例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度3.1nm/min、変動係数0.16%を得た。
エッチング温度を300℃に代えた以外は比較例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度84.9nm/min、変動係数0.33%を得た。
エッチング温度を400℃に代えた以外は比較例2−1と同じ処理を行い、エッチング速度731.2nm/min、変動係数0.92%を得た。
エッチング対象物を実施例1の基板上1063nmの膜厚のSiO2ウェハ(基板厚さ0.725mm)に代えた以外は、実施例2−1〜2−4と同様に行い、表1に示すエッチング速度、変動係数、及び選択比を得た。
エッチングガス組成物を比較例2−1〜2−4と同じエッチングガス組成物に代えた以外は、実施例2−5〜2−8と同様に行い、表1に示すエッチング速度、変動係数、及び選択比を得た。
基板上300nmの膜厚のpoly−Siウェハ(基板厚さ:0.725mm)を装置内に設置し、ClF:92.500vol%、ClF3:0.038vol%、F2:0.012vol%、HF:0.050vol%、O2:3.400vol%、N2:4.000vol%のエッチングガス組成物を充填して、100℃で30秒間エッチング処理を行った。エッチング処理後、基板上に残存しているpoly−Siの膜厚は299.9nmであった。初期膜厚と処理後膜厚との差に基づいてエッチング速度を計算したところ、0.2nm/minであった。
エッチング温度を200℃に代えた以外は実施例3−1と同じ処理を行い、エッチング速度170.9nm/min、変動係数0.07%を得た。
エッチング温度を300℃に代えた以外は実施例3−1と同じ処理を行い、エッチング速度375.4nm/min、変動係数0.10%を得た。
エッチング温度を400℃に代えた以外は実施例3−1と同じ処理を行い、エッチング速度413.3nm/min、変動係数0.12%を得た。
エッチングガス組成物をClF:0.038vol%、ClF3:92.500vol%、F2:0.050vol%、HF:0.012vol%、O2:3.400vol%、N:4.000vol%に代えた以外は実施例3−1と同じ処理を行ったところ、オーバーエッチングとなった。エッチング速度は604.4nm/minであった。
エッチング温度を200℃に代えた以外は比較例3−1と同じ処理を行ったところ、オーバーエッチングとなった。エッチング速度604.3nm/min、変動係数は0.63%と算出した。
Claims (6)
- (1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を主成分として含み、さらに、(2)F2と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物と、(4)HFと、(5)O2と、(6)Cl2、Br2、及びI2より選択される1種以上のハロゲンガス単体と、を含むことを特徴とするケイ素化合物用エッチングガス組成物。
- (1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を90.00〜99.999vol%と、(2)F2及び(6)ハロゲンガス単体の合計で0.000005〜0.20vol%と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物を0.000005〜0.10vol%と、(4)HFを0.000003〜0.30vol%と、(5)残部O2とを含む請求項1に記載のケイ素化合物用エッチングガス組成物。
- (1)XF(XはCl、Br又はI)で示されるフッ化ハロゲン化合物を90.00〜99.999vol%と、(2)F2及び(6)ハロゲンガス単体の合計で0.000005〜0.20vol%と、(3)XFn(XはCl、Br又はI、nは3以上の整数)で示されるフッ化ハロゲン化合物を0.000005〜0.10vol%と、(4)HFを0.000003〜0.30vol%と、(5)残部O2及び希釈剤とを含む請求項1に記載のケイ素化合物用エッチングガス組成物。
- 熱エネルギーによるエッチングガスの励起によって半導体基板をエッチングする方法であって、プラズマを使用せずに、請求項1〜3のいずれか1に記載のケイ素化合物用エッチングガス組成物を使用して、結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(mは自然数)、Poly−Si、及びPoly−SiOm(mは自然数)から選択されるケイ素化合物の堆積物又は薄膜をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
- 熱エネルギーによるエッチングガスの励起によって半導体基板をエッチングする方法であって、プラズマを使用せずに、請求項1〜3のいずれか1に記載のケイ素化合物用エッチングガス組成物を−10℃〜800℃のエッチング温度で使用して、結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、SiC、SiOC、SiOCN、SiON、SiCN、SiN、SiOm(mは自然数)、Poly−Si、及びPoly−SiOm(mは自然数)から選択されるケイ素化合物の堆積物又は薄膜をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
- エッチング温度は0〜400℃であることを特徴とする請求項5に記載のエッチング方法。
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