JPH0613351A - ドライエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
る際の選択性を、パーティクル汚染を防止しながら向上
させる。 【構成】 フルオロカーボン側鎖を有するメルカプタ
ン、チオエーテル、ジスルフィドのいずれかをエッチン
グ・ガスの主成分として用いる。これらの化合物は、放
電解離条件下でCFx + とSを生成でき、それぞれ高速
エッチングとウェハの表面保護に寄与する。エッチング
・ガスにCO,SOF2 ,NOF等のハロゲン化合物を
添加すれば、SiO2 からのO原子引き抜きによるエッ
チング反応の高速化と、炭素系ポリマーの構造強化が可
能となる。また、S2 F2 を添加してSの堆積を増強す
ることもできる。これらは、高選択加工に必要なポリマ
ー堆積量を低減させることにつながり、プロセスの低汚
染化に大きく寄与する。
Description
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
微細なコンタクト・ホール加工等において高選択性、高
速性、低ダメージ性、低汚染性を達成可能なシリコン化
合物層のドライエッチング方法に関する。
装置の高集積化および高性能化が進展するに伴い、酸化
シリコン(SiO2 )に代表されるシリコン化合物層の
ドライエッチングについても技術的要求がますます厳し
くなっている。まず、高集積化によりデバイス・チップ
の面積が拡大しウェハが大口径化していること、形成す
べきパターンが高度に微細化されウェハ面内の均一処理
が要求されていること、またASICに代表されるよう
に多品種少量生産が要求されていること等の背景から、
ドライエッチング装置の主流は従来のバッチ式から枚葉
式に移行しつつある。この際、従来と同等の生産性を維
持するためには、ウェハ1枚当たりのエッチング速度を
大幅に向上させなければならない。
めに不純物拡散領域の接合深さが浅くなり、また各種の
材料層も薄くなっている状況下では、従来以上に対下地
選択性に優れダメージの少ないエッチング技術が要求さ
れる。たとえば、半導体基板内に形成された不純物拡散
領域や、SRAMの抵抗負荷素子として用いられるPM
OSトランジスタのソース・ドレイン領域等にコンタク
トを形成しようとする場合等に、シリコン基板や多結晶
シリコン層を下地として行われるSiO2 層間絶縁膜の
エッチングがその例である。
は、強固なSi−O結合を切断するために、イオン性を
高めたモードで行われている。典型的なエッチング・ガ
スは、CHF3 ,CF4 等であり、これらから生成する
CFx + の入射イオン・エネルギーを使用している。し
かし、高速エッチングを行うためにはこの入射イオン・
エネルギーを高めることが必要であり、エッチング反応
が物理的なスパッタ反応に近くなるため、高速性と選択
性とが常に背反していた。
堆積性の炭化水素系ガス等を添加してエッチング反応系
の見掛け上のC/F比(炭素原子数とフッ素原子数の
比)を増大させ、エッチング反応と競合して起こる炭素
系ポリマーの堆積を促進することにより高選択性を達成
している。
本願出願人は先に特開平3−276626号公報におい
て、炭素数2以上の飽和ないし不飽和の高次鎖状フルオ
ロカーボン系ガスを使用するシリコン化合物層のドライ
エッチング方法を提案している。これは、C2 F6 ,C
3 F8 ,C4 F10,C4 F8 等のフルオロカーボン系ガ
スを使用することにより1分子から大量のCFx + を効
率良く生成させ、エッチングの高速化を図ったものであ
る。ただし、高次鎖状フルオロカーボン系ガスを単独で
使用するのみではF* の生成量も多くなり、対レジスト
選択比および対シリコン下地選択比を十分に大きくとる
ことができない。たとえばC3 F8 をエッチング・ガス
としてシリコン基板上のSiO2 層をエッチングした場
合、高速性は達成されるものの、対レジスト選択比が
1.3程度と低く、エッチング耐性が不足する他、パタ
ーン・エッジの後退により寸法変換差が発生してしま
う。また、対シリコン選択比も4.2程度であるので、
オーバーエッチング耐性にも問題が残る。
記の先行技術では高次鎖状フルオロカーボン系ガス単独
によるエッチングは下地が露出する直前で停止し、シリ
コン化合物層の残余部をエッチングする際には炭素系ポ
リマーの堆積を促進するために上記化合物にさらにエチ
レン(C2 H4 )等の炭化水素系ガスを添加するとい
う、2段階エッチングも行われている。これは、エッチ
ング反応系内にC原子を補給すると共に、プラズマ中に
生成するH* で過剰のF* を消費してHFに変化させ、
見掛け上のC/F比を高めることを目的としているので
ある。
ールが高度に微細化されている現状では、既にエッチン
グ・マスクとの寸法変換差がほとんど許容できなくなり
つつあり、上述のような2段階エッチングを行うにして
も、1段目のエッチングにおける選択比をさらに向上さ
せることが必要となる。また、今後より一層微細化が進
行するに伴い、炭素系ポリマーによるパーティクル汚染
の影響が深刻化することも考えられるので、2段目のエ
ッチングにおける炭化水素系ガス等の堆積性ガスの使用
量もできるだけ低減させたいところである。
−295225号明細書において、被処理基板の温度を
50℃以下に制御した状態で、分子内に少なくとも1個
の不飽和結合を有する鎖状不飽和フルオロカーボン化合
物を用いてシリコン化合物層をエッチングする技術を提
案している。上記鎖状不飽和フルオロカーボン化合物と
は、たとえばオクタフルオロブテン(C4 F8 )やヘキ
サフルオロプロペン(C3 F6 )等である。これらのガ
スは、放電解離により理論上は1分子から2個以上のC
Fx + を生成するので、SiO2 を高速にエッチングす
ることができる。また、分子内に不飽和結合を有するこ
とから解離により高活性なラジカルを生成させ易く、炭
素系ポリマーの重合が促進される。しかも、被処理基板
の温度が50℃以下に制御されていることにより、上記
炭素系ポリマーの堆積が促進される。
なく対レジスト選択性および対シリコン下地選択性を大
幅に向上させることができ、パーティクル汚染も低減す
ることができた。
66号明細書において、分子構造の少なくとも一部に環
状部を有する飽和ないし不飽和フルオロカーボン化合物
を含むエッチング・ガスを用いる技術を提案している。
環状フルオロカーボン化合物は少なくとも炭素数が3以
上であり、しかも炭素数の等しい鎖状フルオロカーボン
化合物と比べてC/F比が高いので、大量のCFx + に
よる高速エッチングと、効率良いポリマー生成による高
選択エッチングが可能となる。
状不飽和フルオロカーボン化合物、あるいは環状フルオ
ロカーボン化合物は、シリコン化合物層の高選択エッチ
ングを単独組成のエッチング・ガスで行うことを可能と
した。しかしながら、将来のULSIデバイスの作成に
も対応できるプロセスを提供するためには、さらにレジ
スト選択性を向上させる必要がある。これは、かかる高
集積化デバイスにおいては、エッチングすべきシリコン
化合物層の表面段差が増大するので長時間のオーバーエ
ッチングが不可欠となるが、このときのレジストの後退
を防止しないと寸法変換差が発生するからである。
を一層低減させることが必要である。鎖状不飽和フルオ
ロカーボン化合物、環状フルオロカーボン化合物等を用
いる技術は、選択比確保のメカニズムがエッチング反応
と競合的に進行する炭素系ポリマーの堆積によって達成
される点では従来と何ら変わりがない。したがって、ウ
ェハ処理枚数を重ねればやはりエッチング・チャンバ内
に炭素系ポリマーが蓄積され、パーティクル・レベルが
悪化してしまうのである。したがって、パーティクル汚
染が低減できたとしても、エッチング・チャンバをクリ
ーニングするためのメンテナンス頻度が減少するといっ
た程度の改善にとどまっているのが現状である。
高選択性と低汚染性を達成することが可能であり、かつ
高速性,低ダメージ性にも優れるシリコン化合物層のド
ライエッチング方法を提供することを目的とする。
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、フルオロカーボン側鎖を有するメルカプタン、
フルオロカーボン側鎖を有するチオエーテル、フルオロ
カーボン側鎖を有するジスルフィドから選ばれる少なく
とも1種類の化合物を含むエッチング・ガスを用いてシ
リコン化合物層をエッチングすることを特徴とする。
一酸化炭素、分子内にカルボニル基,チオニル基,スル
フリル基,ニトリル基,ニトロシル基の少なくとも1種
類の官能基とハロゲン原子とを有するハロゲン化合物、
硫化カルボニルから選ばれる少なくとも1種類の化合物
を含むことを特徴とする。
が、S2 F2 、SF2 、SF4 、S2F10から選ばれる
少なくとも1種類のフッ化イオウを含み、エッチング反
応系に堆積可能なSを供給しながらエッチングを行うこ
とを特徴とする。
式−Cx Fy で表される。ただし、x,yはいずれも自
然数であり、y≦2x+1の条件を満たす。つまり、そ
の炭素骨格は低次または高次の別、直鎖状または分枝状
の別、鎖状または環状の別、飽和または不飽和の別をい
ずれも問わない。たとえば、y=2x+1の場合は、上
記フルオロカーボン側鎖は直鎖状または分枝状のパーフ
ルオロアルキル基に相当する。また、y<2x+1の場
合は鎖状不飽和も構造上可能となり、特にx≧3の場合
には環状飽和や環状不飽和も可能となる。
ないが、そのままあるいは気化させた状態で容易にエッ
チング反応系へ導入することができ、しかも分子内のC
/S比(C原子数とS原子数の比)やC/O比(C原子
数とO原子数の比)が大きくなり過ぎない範囲で適宜選
択すれば良い。このことは、後述するように、炭素系ポ
リマーの過剰な堆積をO* による燃焼とSによる堆積物
の一部代替により防止するという本発明の意図を徹底さ
せる上で重要である。
ニル基を1個有するものとしては、COF2 (フッ化カ
ルボニル)、COCl2 (塩化カルボニル、別名ホスゲ
ン),COBr2 (臭化カルボニル;液体),COCl
F(塩化フッ化カルボニル),COBrF(臭化フッ化
カルボニル),COIF(ヨウ化フッ化カルボニル;液
体)等がある。また、分子内にカルボニル基を2個有す
るものとしては、C2F2 O2 (フッ化オキサリル;液
体),C2 Cl2 O2 (塩化オキサリル;液体),C2
Br2 O2 (臭化オキサリル;液体)等がある。
物としては、SOF2 (フッ化チオニル),SOF
4 (四フッ化チオニル),SOCl2 (塩化チオニル;
液体),SOBr2 (臭化チオニル;液体),SOCl
Br(塩化臭化チオニル;液体)等がある。分子内にス
ルフリル基を有するハロゲン化合物としては、SO2 F
2 (フッ化スルフリル),SO2 Cl2 (塩化スルフリ
ル;液体),SO2 ClF(塩化フッ化スルフリル),
SO2 BrF(臭化フッ化スルフリル;液体)等があ
る。
合物としては、NOF(フッ化ニトロシル),NOCl
(塩化ニトロシル),NOCl2 (二塩化ニトロシ
ル),NOCl3 (三塩化ニトロシル),NOBr(臭
化ニトロシル;液体)等がある。さらに、分子内にニト
リル基を有するハロゲン化合物としては、NO2 F(フ
ッ化ニトリル),NO2 Cl(塩化ニトリル),NO2
Br(臭化ニトリル)等がある。
した化合物は常温で液体物質なので、He等の不活性ガ
スよるバブリングを行って気化させた後、エッチング・
チャンバ内へ導入すれば良い。「液体」の記載の無いも
のは、すべて気体である。
面保護効果を向上させるために、表面保護を炭素系ポリ
マーのみに依存するのではなく、その一部を汚染源とな
る虞れのない他の物質で代替することを考え、イオウ
(S)に着目した。Sは昇華性物質であるため、ウェハ
がおおよそ室温以下に冷却されていれば容易にその表面
に堆積する。このとき、SiOx 系材料層のようにスパ
ッタによりO原子を放出する材料層の上では、SOx の
形で除去されるので堆積せず、主として側壁保護、露出
したシリコン系下地の表面保護、レジスト・マスクの表
面保護等に寄与するのである。しかもこのSは、エッチ
ング終了後に通常のO2 プラズマ・アッシングによりレ
ジスト・マスクを除去する際に、同時に燃焼除去するこ
とができる。あるいは、ウェハをおおよそ90℃以上に
加熱するだけでも昇華除去することができる。いずれに
しても、Sはパーティクル汚染源となる虞れがない。
分として用いられる化合物、すなわち、フルオロカーボ
ン側鎖をそれぞれ有するメルカプタン、チオエーテル、
ジスルフィドは、このS原子と従来からのシリコン系化
合物層のエッチング種であるCFx + との双方を単一の
化合物から供給することを目的として選択されたもので
ある。ここで、S原子は−SH基(メルカプト基)、−
S−結合(スルフィド結合)、−S−S−結合(ジスル
フィド結合)のいずれかが放電解離することにより生成
する。Sの堆積により高選択加工に必要な炭素系ポリマ
ーの堆積量を相対的に減少させることができる。
が放電解離することにより生成する。このフルオロカー
ボン側鎖の炭素数xが2以上であれば、本発明者が先に
提案している高次フルオロカーボン化合物と同様に高速
エッチングが可能となり、さらに不飽和結合または環状
骨格を有していれば、効率良い炭素系ポリマーの重合が
進行する。
ているが、さらに還元作用によるSiOx 系材料層から
のO原子の引き抜き、炭素系ポリマーの膜質の強化、イ
オウの堆積の増強等を通じて一層の高速化、高選択化、
低ダメージ化、低汚染化等を図る方法も提案する。これ
らを実現するひとつの方法として、まず一酸化炭素(C
O)、分子内にカルボニル基(>C=O),チオニル基
(>S=O),スルフリル基(>SO2 ),ニトロシル
基(−N=O),ニトリル基(−NO2 )のいずれかの
官能基とハロゲン原子とを含むハロゲン化合物、または
硫化カルボニル(COS;分子構造はS=C=O)をエ
ッチング・ガスに添加する。
子との間の結合、S原子とO原子との間の結合、N原子
とO原子との間の結合にそれぞれ電気双極子が存在し、
高い重合促進活性を有している。したがって、かかる官
能基もしくはこれに由来する原子団がプラズマ中に存在
することにより、炭素系ポリマーの重合度が上昇し、イ
オン入射やラジカルの攻撃に対する耐性を高めることが
できる。さらに、炭素系ポリマーに上述の官能基が導入
されると、単に−CX2 −(Xはハロゲン原子)の繰り
返し構造からなる従来の炭素系ポリマーよりも化学的,
物理的安定性が増すことが、近年の研究により明らかと
なっている。これは、上述のような官能基の導入により
炭素系ポリマーの極性が増大し、エッチング中は負に帯
電しているウェハに対してその静電吸着力が高まるため
であると解釈されている。したがって、レジスト材料や
Si系材料に対して高選択性を達成するために必要な炭
素系ポリマーの堆積量はごく僅かで済み、従来技術に比
べてより徹底した低汚染化を図ることができるのであ
る。
にも寄与している。すなわち、上記の官能基から生成可
能なCO* ,SO* ,SO2 * ,NO* 等のラジカルは
強い還元作用を有しており、SiO2 中のO原子を引き
抜くことができる。これは、2原子分子の生成熱から算
出された原子間結合エネルギーがC−O結合では257
kcal/mol,S−O結合では125kcal/m
ol,N−O結合では151cal/molであって、
結晶中におけるSi−O結合の111kcal/mol
と比べていずれも大きいことからも理解される。O原子
が引き抜かれた後のSi原子は、上記ハロゲン化合物か
ら解離生成したハロゲン・ラジカルと結合することによ
り、ハロゲン化物の形で速やかに除去される。つまり本
発明では、Si−O結合の切断を、CFx + イオンによ
る従来の物理的なスパッタ作用のみならず、化学的な作
用も利用して行うことができるようになる。しかも、本
発明で使用するCO、ハロゲン化合物、あるいはCOS
は、レジスト材料や下地のSi系材料には何ら作用を及
ぼさず、これらの材料のエッチング速度は低速に維持さ
れる。
を堆積させることも可能である。
S2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F 10から選ばれる少な
くとも1種類のフッ化イオウをエッチング・ガスに添加
する。ここで使用されるフッ化イオウは、本願出願人が
先に特開平4−84427号公報において、SiO2 系
材料層のエッチング用に提案した化合物である。フッ化
イオウから生成する主エッチング種は、SFx + とF*
である。また上記フッ化イオウは、従来からエッチング
・ガスとして実用化されているSF6 に比べてS/F比
(1分子中のS原子数とF原子数の比)が大きく、放電
解離条件下でプラズマ中に遊離のS(イオウ)を放出す
ることができる。
ニトリル基を有するハロゲン化合物と併用した場合に
は、放出されたS原子がさらに該ハロゲン化合物から放
出されたN原子と反応し、ポリチアジル(SN)x を主
体とする窒化イオウ系化合物が生成し、この窒化イオウ
系化合物によりSよりもさらに強力な側壁保護作用やS
i系下地の保護作用を発揮させることができる。しか
も、窒化イオウ系化合物はエッチング終了後に通常のO
2 プラズマ・アッシングによりレジスト・マスクを除去
する際に、同時に燃焼除去することができる。あるい
は、ウェハをおおよそ130℃以上に加熱するだけでも
昇華もしくは分解させることができる。いずれにして
も、窒化イオウ系化合物はSと同様、パーティクル汚染
源となる虞れがない。
する。
し、C2 F6 S2 〔ビス(トリフルオロメチル)ジスル
フィド;F3 C−S−S−CF3 〕を用いてSiO2 層
間絶縁膜をエッチングした例である。このプロセスを、
図1を参照しながら説明する。
ウェハは、図1(a)に示されるように、予め下層配線
としての不純物拡散領域2が形成された単結晶Si基板
1上にSiO2 層間絶縁膜3が形成され、さらにこの上
に所定の形状にパターニングされたレジスト・マスク4
が形成されてなるものである。上記レジスト・マスク4
には、開口径約0.35μmの開口部4aが形成されて
いる。
性イオン・エッチング)装置のウェハ載置電極上にセッ
トした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管を内蔵
しており、装置外部に接続されるチラー等の冷却設備か
ら該冷却配管に冷媒を供給して循環させることにより、
エッチング中のウェハ温度を室温以下に制御することが
可能となされている。一例として、下記の条件でSiO
2 層間絶縁膜3のエッチングを行った。
56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 −30℃(エタノール系冷
媒使用)
ら解離生成するCFx + およびF*により、約850n
m/分のエッチング速度で高速にエッチングが進行し、
図1(b)に示されるように、異方性形状を有するコン
タクト・ホール5が形成された。このとき、C2 F6 S
2 からは炭素系ポリマーの原料となる活性フラグメント
やSが放出される。これらは、SiO2 層間絶縁膜3の
露出面上ではここからスパッタ・アウトされるO原子の
作用で燃焼されるために堆積せず、レジスト・マスク4
や単結晶Si基板1の露出面上には堆積して表面保護効
果を発揮した。また、上記の条件ではウェハが低温冷却
されていることにより、本来ラジカル・モードでエッチ
ングが進行するレジスト材料や単結晶Siのエッチング
速度も低下している。これらの理由により、本実施例で
は対レジスト選択比が約6、対Si選択比が約25とい
ずれも高い値が達成され、オーバーエッチング後でもレ
ジスト・マスク4の後退や浅い接合の破壊等は認められ
なかった。
垂直入射が起こりにくいパターン側壁面上に堆積して側
壁保護膜(図示せず。)を形成した。上記コンタクト・
ホール5の異方性形状は、この側壁保護膜の寄与により
達成されたものである。
期待できる分だけ高選択・異方性加工に必要な炭素系ポ
リマーの堆積量を低減することができるので、従来プロ
セスに比べてパーティクル・レベルが大幅に改善され
た。したがって、エッチング・チャンバのクリーニング
等を行うためのメンテナンスの頻度を低減でき、生産性
を向上させることができた。
S2 /CO混合ガスを用いて行った。図1(a)に示し
たウェハをマグネトロンRIE装置にセットし、一例と
して下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3をエッチングし
た。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 0℃(エタノール系
冷媒使用)
iO2 層間絶縁膜3の表面からのO原子引き抜き反応
が、CFx + による物理的なエッチング反応の進行を化
学的にアシストする。したがって、実施例1よりもイオ
ン入射エネルギーを低下させた条件であるにも係わら
ず、高速異方性エッチングを行うことができた。しか
も、この低エネルギー化によりレジスト・マスク4や単
結晶Si基板1に対する選択比が向上するため、ウェハ
の冷却温度を実施例1よりも室温域に近づけることがで
きた。
S2 /COF2 混合ガスを用いて行った。図1(a)に
示したウェハをマグネトロンRIE装置にセットし、一
例として下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3をエッチン
グした。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 0℃(エタノール系
冷媒使用)
解離生成物の一部がカルボニル基やC−O結合等の形で
炭素系ポリマーに導入されることにより炭素系ポリマー
の膜質が強化され、少ない堆積量でも入射イオンのスパ
ッタリング作用に対して優れた耐性を発揮した。また、
COF2 から解離生成するCO* によるO原子引き抜き
反応がCFx + によるSiO2 のエッチングを促進し
た。この結果、実施例1よりも入射イオン・エネルギー
が低く、またウェハ温度が高いにも係わらず、高速、高
選択エッチングを行うことができた。さらに、炭素系ポ
リマーの堆積量が一層低減できることにより、パーティ
クル汚染も大幅に抑制することができた。
S2 /SOF2 混合ガスを用いて行った。図1(a)に
示したウェハをマグネトロンRIE装置にセットし、一
例として下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3をエッチン
グした。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 0℃(エタノール系
冷媒使用)
解離生成物の一部がチオニル基やS−O結合等の形で炭
素系ポリマーに導入されることにより炭素系ポリマーの
膜質が強化され、少ない堆積量でも入射イオンのスパッ
タリング作用に対して優れた耐性を発揮した。また、S
OF2 から解離生成するSO* によるO原子引き抜き反
応がCFx + によるSiO2 のエッチングを促進した。
この結果、実施例1よりも入射イオン・エネルギーが低
く、またウェハ温度が高いにも係わらず、高速、高選択
エッチングを行うことができた。
S2 /COS混合ガスを用いて行った。図1(a)に示
したウェハをマグネトロンRIE装置にセットし、一例
として下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3をエッチング
した。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 0℃(エタノール系
冷媒使用)
原子引き抜き反応、カルボニル基やC−O結合等の導入
による炭素系ポリマーの膜質強化に加え、COSから解
離生成するSもウェハの表面保護に寄与するという効果
が得られた。これにより、入射イオン・エネルギーを一
層低下させることができた。また、ウェハの表面保護に
おける炭素系ポリマーの寄与が相対的に低下することに
より、一層の低汚染化を図ることができた。
S2 /S2 F2 混合ガスを用いて行った。図1(a)に
示したウェハをマグネトロンRIE装置にセットし、一
例として下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3をエッチン
グした。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 10℃(水冷)
SFx + がエッチング種として使用できる他、同じくS
2 F2 から効率良く生成するSをウェハ上に堆積させ、
表面保護に利用できる点が大きな特色である。つまり、
C2 F6 S2 から生成する炭素系ポリマーとSに加え
て、S2 F2 からもSを供給して表面保護効果を増強す
ることができる。これにより、実施例5よりもウェハ温
度を高めたにもかかわらず、良好な高選択、異方性エッ
チングを行うことができた。
グ終了後にレジスト・マスク4を通常のO2 プラズマ・
アッシング等の工程で除去する際に、昇華するか、もし
くは炭素系ポリマーと共に燃焼されるため、ウェハ上に
何らパーティクル汚染を残すことはなかった。
S2 /S2 F2 /NOF混合ガスを用いて行った。図1
(a)に示したウェハをマグネトロンRIE装置にセッ
トし、一例として下記の条件でSiO2 層間絶縁膜3を
エッチングした。
3.56MHz) 磁場強度 1.50×10-2T(=150G) ウェハ温度 20℃(水冷)
き抜き、ニトロシル基やN−O結合の導入による炭素系
ポリマーの強化等に加え、S2 F2 から生成するS原子
とNOFから生成するN原子が結合して、ポリマー状の
ポリチアジル(SN)x を主体とする種々の窒化イオウ
系化合物が生成し、これらがウェハの表面保護に寄与す
る点が大きな特色である。これにより、実施例6よりも
ウェハ温度をさらに高めて室温域でエッチングを行って
いるにもかかわらず、高い選択性、異方性が達成でき
た。
合物は、エッチング終了後にレジスト・マスク4を通常
のO2 プラズマ・アッシング等の工程で除去する際に、
昇華するか、もしくは炭素系ポリマーと共に燃焼される
ため、ウェハ上に何らパーティクル汚染を残すことはな
かった。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上述の各実施例で用いた化合
物以外であっても、本発明で限定される化合物を使用す
れば基本的には同様の効果が得られる。その際、エッチ
ング・ガスの主成分をなすメルカプタン、チオエーテ
ル、ジスルフィドと、各種ハロゲン化合物および/また
は各種フッ化イオウとは、任意に組み合わせることがで
きる。
絶縁膜の他、PSG,BSG,BPSG,AsSG,A
sPSG,AsBSG等のSiO2 シリコン系材料、あ
るいはSiNx からなるものであっても良い。エッチン
グ・サンプルとして用いたウェハの構成も上述の構成に
限られるものではなく、たとえばSiO2 層間絶縁膜の
下地は単結晶Si基板以外にも、多結晶シリコン層、ポ
リサイド膜、あるいはAl−1%Si層等の金属材料層
等である場合が考えられる。
果、希釈効果、冷却効果等を得る目的でHe,Ar等の
希ガスが適宜添加されていても構わない。その他、使用
するエッチング装置、エッチング条件等が適宜変更可能
であることは言うまでもない。
明ではエッチング・ガスの主成分として分子内にS原子
とフルオロカーボン側鎖とを有する化合物を用いること
により、炭素系ポリマーと共にSを堆積させることが可
能となる。これにより、基本的には単独組成のエッチン
グ・ガスにより、シリコン化合物層の高速、高選択、低
汚染、低ダメージ・エッチングを行うことができる。さ
らに添加ガスを使用することにより、炭素系ポリマーの
強化、O原子引き抜き反応、S堆積の増強等を通じて一
層の高速化、低汚染化、低ダメージ化を図ることも可能
である。特に低汚染化が徹底されることにより、半導体
装置の歩留りや信頼性が大幅に向上する他、メンテナン
ス等の所要時間も短縮され、生産性・経済性も改善され
る。
いて設計され、高集積度、高性能、高信頼性を要求され
る半導体装置の製造に極めて有効である。
ロセス例をその工程順にしたがって示す概略断面図であ
り、(a)はSiO2 層間絶縁膜上にレジスト・マスク
が形成された状態、(b)はコンタクト・ホールが形成
された状態をそれぞれ表す。
Claims (3)
- 【請求項1】 フルオロカーボン側鎖を有するメルカプ
タン、フルオロカーボン側鎖を有するチオエーテル、フ
ルオロカーボン側鎖を有するジスルフィドから選ばれる
少なくとも1種類の化合物を含むエッチング・ガスを用
いてシリコン化合物層をエッチングすることを特徴とす
るドライエッチング方法。 - 【請求項2】 前記エッチング・ガスが、一酸化炭素、
分子内にカルボニル基,チオニル基,スルフリル基,ニ
トリル基,ニトロシル基の少なくとも1種類の官能基と
ハロゲン原子とを有するハロゲン化合物、硫化カルボニ
ルから選ばれる少なくとも1種類の化合物を含むことを
特徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。 - 【請求項3】 前記エッチング・ガスが、S2 F2 、S
F2 、SF4 、S2 F 10から選ばれる少なくとも1種類
のフッ化イオウを含み、エッチング反応系に堆積可能な
Sを供給しながらエッチングを行うことを特徴とする請
求項1または請求項2記載のドライエッチング方法。
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