JP7385142B2 - エッチングガス及びそれを用いたエッチング方法 - Google Patents
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Description
本開示は、エッチングガス及びそれを用いたエッチング方法に関する。
地球温暖化係数（ＧＷＰ）が４６６５と比較的低いオクタフルオロトルエンを用いたエッチングガスとして、非特許文献１には、オクタフルオロトルエン、Ａｒ及びＯ２からなる組成のエッチングガスが記載されている。
Materials Express, Vol. 10, No. 6, 2020, 903-908.
本開示は、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）が大きい新規なエッチングガスを提供することを目的とする。
本開示は、以下の構成を包含する。
項１．Ｃ７Ｆ８と、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈとを含有する、エッチングガス。
項２．エッチングガスの総量を１００体積％として、Ｃ７Ｆ８を６０～９９．９体積％含有する、エッチングガス。
項３．さらに、酸素化合物を含有する、項１又は２に記載のエッチングガス。
項４．前記酸素化合物が水を含有する、項３に記載のエッチングガス。
項５．前記水の含有量が、前記エッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～２００体積ｐｐｍである、項４に記載のエッチングガス。
項６．さらに、不活性ガスを含有する、項１～５のいずれか１項に記載のエッチングガス。
項７．項１～６のいずれか１項に記載のエッチングガスのガスプラズマで、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングする、エッチング方法。
本開示によれば、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）が大きい新規なエッチングガスを提供することができる。
本明細書において、「含有」は、「含む（comprise）」、「実質的にのみからなる（consist essentially of）」、及び「のみからなる（consist of）」のいずれも包含する概念である。
また、本明細書において、数値範囲を「Ａ～Ｂ」で示す場合、Ａ以上Ｂ以下を意味する。
３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリーの製造工程では、ＳｉＯ２等の絶縁膜のコンタクトホールを形成する工程では、マスクであるアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を選択的にエッチングする必要がある。このエッチングにはパーフルオロカーボン化合物（ＰＦＣ）が使用されてきたが、従来より、ＡＣＬに対するＳｉＯ２のエッチング選択比が十分であり、不良を抑制する技術が求められている。
非特許文献１では、オクタフルオロトルエンが３０ｓｃｃｍ、Ａｒが３０ｓｃｃｍ、Ｏ２が３０～６０ｓｃｃｍの範囲では、Ｏ２の流量が小さい場合と比較してＳｉＯ２／ＡＣＬエッチング選択比（エッチング速度比）が高いことが示されている。ただし、非特許文献１では、オクタフルオロトルエンを他のエッチングガスと併用することや、オクタフルオロトルエンの含有量をより高めることは開示されていない。
それに対して、本開示は、Ｃ７Ｆ８を用いつつ、Ｃ７Ｆ８を所定のエッチングガスと併用したり、Ｃ７Ｆ８の含有量を高めたりすることで、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を選択的にエッチングすることが可能となった。
また、ｃ－Ｃ４Ｆ８（ＧＷＰ１００＝９５４０）、ＣＨＦ３（ＧＷＰ１００＝１２４００）等の代わりに、Ｃ７Ｆ８（ＧＷＰ１００＝４６６５）を用いることにより、地球温暖化の防止にも寄与する。
１．エッチングガス（第１の態様）
本開示の第１の態様に係るエッチングガス（特にドライエッチングガス）は、Ｃ７Ｆ８と、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈとを含有する。
本開示の第１の態様に係るエッチングガス（特にドライエッチングガス）は、Ｃ７Ｆ８と、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈとを含有する。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて使用するＣ７Ｆ８としては、特に制限はなくいずれも使用することができる。具体的には、オクタフルオロトルエン、オクタフルオロ－１，３，５－シクロヘプタトリエン、１，２，３，４，５、ペンタフルオロ－５－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ１，３－ジエン、１，２，３，５，５－ペンタフルオロ－４－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，２，４，５，５－ペンタフルオロ－３－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，２－ジフロロ－３－（トリフルオロメチル）－４－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロブタ－１，３－ジエン等が挙げられる。これらのＣ７Ｆ８は、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。また、これらのＣ７Ｆ８は、公知又は市販品を用いることができる。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ８の含有量は、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）等の観点から、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～９９．９体積％が好ましく、含まれる成分にもよるが、１０～９９．９体積％、２０～９９．９体積％、３０～９９．９体積％、４０～９９．９体積％、５０～９９．８体積％、６０～９９．７体積％、７０～９９．６体積％等とすることも可能である。例えば、後述の不活性ガスと併用する場合は、Ｃ７Ｆ８の含有量は少なめ（例えば、４０～７０体積％、好ましくは４２～６０体積％等）とすることが好ましく、後述の不活性ガスと併用しない場合は、Ｃ７Ｆ８の含有量は多め（例えば、６０～９９．７体積％、好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％等）とすることが好ましい。なお、本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ８を複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスには、他のエッチングガスとして、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈを含有する。これにより、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度を調整しやすく、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）をさらに向上させやすい。
他のエッチングガスとしてＣ６Ｆ５Ｈを含む場合、Ｃ６Ｆ５Ｈとしては、特に制限はなくいずれも使用することができる。具体的には、ペンタフルオロベンゼン、ペンタフルオロ－１，３，５－シクロヘキサトリエン、ペンタフルオロベンゼン、ペンタフルオロ－１，３，５－シクロヘキサトリエン、１，２，３，４－テトラフルオロ－５－（フルオロメチレン）シクロペンタ－１，３－ジエン、５－（ジフロロメチレン）－１，２，３－トリフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、５－（ジフロロメチレン）－１，２，４－トリフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、３－（ジフロロメチレン）－１，２－ジフロロ－４－（フルオロメチレン）シクロブタ－１－エン、３，４－ビス（ジフロロメチレン）－１－フルオロシクロブタ－１－エン等が挙げられる。これらのＣ６Ｆ５Ｈは、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。これらのＣ６Ｆ５Ｈは、公知又は市販品を用いることができる。
他のエッチングガスとしてＣ７Ｆ７Ｈを含む場合、Ｃ７Ｆ７Ｈとしては、特に制限はなく、異性体をいずれも使用することができる。具体的には、２Ｈ－ヘプタフルオロトルエン、３Ｈ－ヘプタフルオロトルエン、４Ｈ－ヘプタフルオロトルエン、ジフルオロメチルペンタフルオロベンゼン、（Ｅ）－１－（１，２－ジフロロビニル）－２，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、（Ｚ）－１－（１，２－ジフロロビニル）－２，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、１－（２，２－ジフロロビニル）－２，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、１，２，３，５－テトラフルオロ－４－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、２，３，５，５－テトラフルオロ－１－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、２，４，５，５－テトラフルオロ－１－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，２，５，５－テトラフルオロ－４－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、（Ｅ）－２－（１，２－ジフロロビニル）－１，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、（Ｚ）－２－（１，２－ジフロロビニル）－１，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、２－（２，２－ジフロロビニル）－１，３，４，５，５－ペンタフルオロシクロペンタ－１，３－ジエン、１，２，５，５－テトラフルオロ－３－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，２，４，５－テトラフルオロ－３－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，３，５，５－テトラフルオロ－２－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１，４，５，５－テトラフルオロ－２－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロペンタ－１，３－ジエン、１－（ジフロロメチル）－３，４－ジフルオロ－２－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロブタ－１，３－ジエン、３－フルオロ－１－（トリフルオロメチル）－２－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロブタ－１，３－ジエン、３－フルオロ－２－（トリフルオロメチル）－１－（１，２，２－トリフルオロビニル）シクロブタ－１，３－ジエン、（Ｚ）－１－（１，２－ジフルオロビニル）－３，４－ジフルオロ－２－（トリフルオロメチル）シクロブタ－１，３－ジエン、（Ｅ）－１－（１，２－ジフルオロビニル）－３，４－ジフルオロ－２－（トリフルオロメチル）シクロブタ－１，３－ジエン、１－（２，２－ジフロロビニル）－３，４－ジフロロ－２－（トリフルオロメチル）シクロブタ－１，３－ジエン等が挙げられる。これらのＣ７Ｆ７Ｈは、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。これらのＣ７Ｆ７Ｈは、公知又は市販品を用いることができる。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈの含有量は、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）等の観点から、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～３０体積％が好ましく、０．０２～２０体積％がより好ましく、０．０３～１０体積％がさらに好ましく、０．０５～５体積％が特に好ましい。なお、本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈを複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスには、他のエッチングガスを添加することにより、その効果を付与することもできる。
他のエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ２Ｈ２、Ｃ２Ｆ２Ｈ２、Ｃ２Ｆ２Ｈ４、Ｃ３Ｆ４Ｈ２等のハイドロフルオロカーボン化合物（ＨＦＣ）を添加するとアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度を調整でき、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８等のパーフルオロカーボン化合物（ＰＦＣ）を添加するとシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度を調整できる。また、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ等のヨウ化物を添加するとシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度を調整できるとともに、解離しやすいため、プラズマの電子温度を下げることができ、これにより、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度を向上させることができ、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）を向上させやすい。これらの他のエッチングガスは、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。また、これらの他のエッチングガスは、公知又は市販品を用いることができる。これら他のエッチングガスは、エッチングで使用されるガスであれば制限されない。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスが他のエッチングガスを含む場合は、他のエッチングガスの含有量は、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）等の観点から、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～３０体積％が好ましく、０．０２～２０体積％がより好ましく、０．０３～１０体積％がさらに好ましく、０．０５～５体積％が特に好ましい。なお、本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、他のエッチングガスを複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。
次に、本開示の第１の態様に係るエッチングガスは、酸素化合物を含んでいてもよい。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスが酸素化合物を含むことで、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）を大きくしやすい。また、本開示の第１の態様に係るエッチングガスが上記した他のエッチングガスを含んでいる場合は、特に、酸素化合物を含むことが好ましい。
酸素化合物としては、例えば、Ｏ２；Ｏ３；ＮＯ；Ｎ２Ｏ；ＮＯ２；ＳＯ２；ＣＯＳ；ＣＯ；ＣＯ２；Ｈ２Ｏ（水）等が挙げられる。これらの酸素化合物は、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。なかでも、少量でアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）を大きくする観点からはＯ２が好ましい。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスが酸素化合物を含む場合は、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０～２０体積％が好ましく、０．０１～１５体積％がより好ましく、０．１～１０体積％がさらに好ましく、１～７体積％が特に好ましい。なお、本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、酸素化合物を複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。これにより、ＳｉＯ２／ＡＣＬを大きくすることができる。また、酸素化合物の含有量を０～２０体積％とすることでエッチング速度を調整しやすい。
なお、酸素化合物としてＨ２Ｏ（水）を含んでいる場合は、当該Ｈ２Ｏ（水）の含有量は、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～２００体積ｐｐｍが好ましく、０．１～１５０体積ｐｐｍがより好ましく、１～１００体積ｐｐｍがさらに好ましい。これにより、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）をさらに向上させることができる。なお、本開示の本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおけるＨ２Ｏ（水）の含有量は、カールフィッシャー水分計により測定する。
また、本開示の第１の態様に係るエッチングガスは、必要に応じて不活性ガスを含んでいてもよい。
不活性ガスには希ガス、窒素等の１種又は２種以上が挙げられ、さらに希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等が挙げられ、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）等の観点から希ガスが好ましく、アルゴンがより好ましい。これらの不活性ガスは、単独で用いることもでき、２種以上を組合せて用いることもできる。また、これらの不活性ガスは、公知又は市販品を用いることができる。
これらの不活性ガスは、プラズマの電子温度及び電子密度を変化させることができ、フルオロカーボンラジカルやフルオロカーボンイオンのバランスをコントロールすることができ、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）のエッチング速度を調整し、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）を大きくすることも可能である。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスが、不活性ガスを含有する場合、不活性ガスの含有量は、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、１～６０体積％が好ましく、１０～５８体積％がより好ましく、２０～５７体積％がさらに好ましく、３０～５５体積％が特に好ましい。なお、本開示の第１の態様に係るエッチングガスにおいて、不活性ガスを複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。これにより、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）を大きくすることができる。
本開示の第１の態様に係るエッチングガスは、さらに、以下のような添加ガスを含んでいてもよい。
Ｆ２、ＮＦ３等のフッ素源となるガスを含むことにより、ＣＨ２フラグメントの一部をフッ素化して、ＣＨＦ、ＣＦ２等を生成させることにより、エッチング速度を向上させることができる。
また、Ｈ２又はＮＨ３を含むことで、良好なエッチング形状を得ることができる。
これらの添加ガス成分の含有量は、本開示の効果を損なわない範囲とすることが好ましく、例えば、本開示の第１の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、０～１０体積％、特に０～５体積％が好ましい。
本開示の第１の態様に係る好ましいエッチングガス及びその体積比を以下に示す。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２／Ａｒ
４０～７０体積％（好ましくは４１～６５体積％、より好ましくは４２～６０体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）／１０～５８体積％（好ましくは２０～５７体積％、より好ましくは３０～５５体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２／Ａｒ
４０～７０体積％（好ましくは４１～６５体積％、より好ましくは４２～６０体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）／１０～５８体積％（好ましくは２０～５７体積％、より好ましくは３０～５５体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２／Ａｒ
４０～７０体積％（好ましくは４１～６５体積％、より好ましくは４２～６０体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）／１０～５８体積％（好ましくは２０～５７体積％、より好ましくは３０～５５体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２
６０～９９．７体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２／Ａｒ
４０～７０体積％（好ましくは４１～６５体積％、より好ましくは４２～６０体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）／１０～５８体積％（好ましくは２０～５７体積％、より好ましくは３０～５５体積％）。
このような条件を満たす本開示の第１の態様に係るエッチングガスは、上記のとおり、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を選択的にエッチングすることができるエッチングガスであるために、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングするために使用することができる。具体的には、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）は、３．０以上が好ましく、３．０～５．０がより好ましく、３．１～４．０がさらに好ましい。
このようなアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）は、Ｃ７Ｆ８の含有量、他のエッチングガスの種類及び含有量、酸素化合物の含有量、不活性ガスの含有量等によって調整することが可能である。特に、酸素化合物の含有量を少なくし、例えば、０～２０体積％とすることで調整しやすい。
２．エッチングガス（第２の態様）
本開示の第２の態様に係るエッチングガス（特にドライエッチングガス）は、エッチングガスの総量を１００体積％として、Ｃ７Ｆ８を６０～９９．９体積％含有する。
本開示の第２の態様に係るエッチングガス（特にドライエッチングガス）は、エッチングガスの総量を１００体積％として、Ｃ７Ｆ８を６０～９９．９体積％含有する。
本開示の第２の態様に係るエッチングガスにおいて使用するＣ７Ｆ８としては、上記した第１の態様で説明したものを採用できる。好ましい具体例も同様である。
本開示の第２の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ８の含有量は、本開示の第２の態様に係るエッチングガスの総量を１００体積％として、６０～９９．９体積％、好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％である。本開示の第２の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ８の含有量が６０体積％未満の場合は、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を選択的にエッチングできない。なお、本開示の第２の態様に係るエッチングガスにおいて、Ｃ７Ｆ８を複数含んでいる場合は、その総量を上記範囲内とすることが好ましい。
本開示の第２の態様に係るエッチングガスには、Ｃ７Ｆ７Ｈ、Ｃ６Ｆ５Ｈ、他のエッチングガス等を添加することにより、その効果を付与することもできる。また、本開示の第２の態様に係るエッチングガスには、酸素化合物、不活性ガス、添加ガス等を含むこともできる。
本開示の第２の態様に係るエッチングガスにおいて使用するＣ７Ｆ７Ｈ、Ｃ６Ｆ５Ｈ、他のエッチングガス、酸素化合物、不活性ガス及び添加ガスとしては、上記した第１の態様で説明したものを採用できる。好ましい具体例及び含有量も同様である。
本開示の第２の態様に係る好ましいエッチングガス及びその体積比を以下に示す。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．１～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．１～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ７Ｆ７Ｈ／Ｏ２
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．３～４０体積％（好ましくは０．４～３０体積％、より好ましくは０．６～２０体積％）。
・Ｃ７Ｆ８／Ｃ６Ｆ５Ｈ／Ｏ２
６０～９９．９体積％（好ましくは７０～９９．６体積％、より好ましくは８０～９９．４体積％）／０．０２～２０体積％（好ましくは０．０３～１０体積％、より好ましくは０．０５～５体積％）／０．０１～１５体積％（好ましくは０．１～１０体積％、より好ましくは１～７体積％）。
このような条件を満たす本開示の第２の態様に係るエッチングガスは、上記のとおり、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を選択的にエッチングすることができるエッチングガスであるために、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングするために使用することができる。具体的には、アモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）は、３．０以上が好ましく、３．０～５．０がより好ましく、３．１～４．０がさらに好ましい。
このようなアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）のエッチング速度と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチング速度との比（ＳｉＯ２／ＡＣＬ）は、Ｃ７Ｆ８の含有量、他のエッチングガスの種類及び含有量、酸素化合物の含有量、不活性ガスの含有量等によって調整することが可能である。特に、酸素化合物の含有量を少なくし、例えば、０～２０体積％とすることで調整しやすい。
３．エッチング方法
このような本開示のエッチングガスのガスプラズマで、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングすることができる。エッチング方法（特にドライエッチング方法）の条件は、本開示のエッチングガスを用いること以外は従来の方法と同様とすることができる。
このような本開示のエッチングガスのガスプラズマで、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングすることができる。エッチング方法（特にドライエッチング方法）の条件は、本開示のエッチングガスを用いること以外は従来の方法と同様とすることができる。
また、エッチング条件として、例えば、以下のとおりとすることができる：
＊ 流量５～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０～１０００ｓｃｃｍ；
＊ 放電電力２００～２００００Ｗ、好ましくは４００～１００００Ｗ；
＊ バイアス電力２５～１５０００Ｗ、好ましくは１００～１００００Ｗ；
＊ 圧力３０ｍＴｏｒｒ以下（３．９９Ｐａ以下）、好ましくは２～１０ｍＴｏｒｒ（０．２６６～１．３３Ｐａ）；
＊ 電子密度１０９～１０１３ｃｍ－３、好ましくは１０１０～１０１２ｃｍ－３；
＊ 電子温度２～９ｅＶ、好ましくは３～８ｅＶ；
＊ ウェハー温度－４０～１００℃、好ましくは－３０～５０℃；
＊ チャンバー壁温度－３０～３００℃、好ましくは２０～２００℃。
＊ 流量５～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０～１０００ｓｃｃｍ；
＊ 放電電力２００～２００００Ｗ、好ましくは４００～１００００Ｗ；
＊ バイアス電力２５～１５０００Ｗ、好ましくは１００～１００００Ｗ；
＊ 圧力３０ｍＴｏｒｒ以下（３．９９Ｐａ以下）、好ましくは２～１０ｍＴｏｒｒ（０．２６６～１．３３Ｐａ）；
＊ 電子密度１０９～１０１３ｃｍ－３、好ましくは１０１０～１０１２ｃｍ－３；
＊ 電子温度２～９ｅＶ、好ましくは３～８ｅＶ；
＊ ウェハー温度－４０～１００℃、好ましくは－３０～５０℃；
＊ チャンバー壁温度－３０～３００℃、好ましくは２０～２００℃。
なお、特に断りのない限り、圧力はゲージ圧を示す。
また、放電電力及びバイアス電力は、チャンバーの大きさや電極の大きさ等によっても異なる。小口径ウェハー用の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置（チャンバー容積３５００ｃｍ３）で酸化シリコン膜等にコンタクトホール等のパターンをエッチングする際の好ましいエッチング条件は、以下のとおりとすることができる：
＊ 放電電力２００～１０００Ｗ、好ましくは３００～６００Ｗ；
＊ バイアス電力５０～５００Ｗ、好ましくは１００～３００Ｗ。
＊ 放電電力２００～１０００Ｗ、好ましくは３００～６００Ｗ；
＊ バイアス電力５０～５００Ｗ、好ましくは１００～３００Ｗ。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能である。
以下、本発明を、実施例及び比較例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらのみに制限されるものではないことは言うまでもない。
実施例１～５及び比較例１～２
ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）、放電電力１０００Ｗ、バイアス電力３００Ｗ、圧力１０ｍＴｏｒｒ、電子密度８×１０１０～２×１０１１ｃｍ－３、電子温度５～７ｅＶ］のエッチング条件で、シリコン基板上に形成した１０００μｍ厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜（ＳｉＯ２）と、シリコン基板上に形成した５０００μｍ厚さのアモルファスカーボン膜（ＡＣＬ）のエッチング速度を測定し、その際のＳｉＯ２膜とＡＣＬ膜とのエッチング速度の比を対ＡＣＬ選択比とした（ＳｉＯ２膜のエッチング速度／ＡＣＬ膜のエッチング速度）。なお、ＳｉＯ２膜は常法にしたがい形成し、ＡＣＬ膜は既報（Producer（登録商標） APFTMPECVD - Applied Materials）に準拠して形成した。結果を表１に示す。なお、表１には、カールフィッシャー水分計により測定した水含有量も示している。
ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）、放電電力１０００Ｗ、バイアス電力３００Ｗ、圧力１０ｍＴｏｒｒ、電子密度８×１０１０～２×１０１１ｃｍ－３、電子温度５～７ｅＶ］のエッチング条件で、シリコン基板上に形成した１０００μｍ厚さの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜（ＳｉＯ２）と、シリコン基板上に形成した５０００μｍ厚さのアモルファスカーボン膜（ＡＣＬ）のエッチング速度を測定し、その際のＳｉＯ２膜とＡＣＬ膜とのエッチング速度の比を対ＡＣＬ選択比とした（ＳｉＯ２膜のエッチング速度／ＡＣＬ膜のエッチング速度）。なお、ＳｉＯ２膜は常法にしたがい形成し、ＡＣＬ膜は既報（Producer（登録商標） APFTMPECVD - Applied Materials）に準拠して形成した。結果を表１に示す。なお、表１には、カールフィッシャー水分計により測定した水含有量も示している。
なお、表１において、Ｃ７Ｆ８はオクタフルオロトルエンを示し、Ｃ７Ｆ７Ｈはヘキサフルオロトルエンを示し、Ｃ６Ｆ５Ｈは ペンタフルオロトルエンを示す。
Claims (7)
- Ｃ７Ｆ８と、Ｃ７Ｆ７Ｈ及び／又はＣ６Ｆ５Ｈとを含有する、エッチングガス。
- エッチングガスの総量を１００体積％として、Ｃ７Ｆ８を７０～９９．９体積％含有し、且つ、水を０．０１～２００体積ｐｐｍ含有する、エッチングガス。
- さらに、酸素化合物を含有する、請求項１に記載のエッチングガス。
- 前記酸素化合物が水を含有する、請求項３に記載のエッチングガス。
- 前記水の含有量が、前記エッチングガスの総量を１００体積％として、０．０１～２００体積ｐｐｍである、請求項４に記載のエッチングガス。
- さらに、不活性ガスを含有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のエッチングガス。
- 請求項１～６のいずれか１項に記載のエッチングガスのガスプラズマで、表面の全部又は一部にアモルファスカーボン層（ＡＣＬ）が形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を含有するシリコン系材料をエッチングする、エッチング方法。
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