JPH09191002A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH09191002A JPH09191002A JP239796A JP239796A JPH09191002A JP H09191002 A JPH09191002 A JP H09191002A JP 239796 A JP239796 A JP 239796A JP 239796 A JP239796 A JP 239796A JP H09191002 A JPH09191002 A JP H09191002A
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- JP
- Japan
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- material layer
- etching
- plasma
- silicon oxide
- based material
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- Pending
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＯ2 等の酸化シリコン系材料層２をパタ
ーニングするにあたり、半導体基板１等の下地材料層と
の高選択比および高エッチングレートを共に達成する。 【解決手段】 ヘキサフルオロ−２−ブチン等、特定構
造の化合物をエッチングガスとして採用する。 【効果】 これら化合物がプラズマ中で解離することに
より、酸化シリコン系材料層２のエッチャントであるＣ
Ｆx 系化学種が容易かつ大量に生成する。したがって、
高速エッチングが可能となる。またコンタクトホール４
底部に露出した半導体基板１上においては、カーボンリ
ッチなポリマ５が堆積することにより、高選択比が得ら
れる。
ーニングするにあたり、半導体基板１等の下地材料層と
の高選択比および高エッチングレートを共に達成する。 【解決手段】 ヘキサフルオロ−２−ブチン等、特定構
造の化合物をエッチングガスとして採用する。 【効果】 これら化合物がプラズマ中で解離することに
より、酸化シリコン系材料層２のエッチャントであるＣ
Ｆx 系化学種が容易かつ大量に生成する。したがって、
高速エッチングが可能となる。またコンタクトホール４
底部に露出した半導体基板１上においては、カーボンリ
ッチなポリマ５が堆積することにより、高選択比が得ら
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造分
野等で適用されるプラズマエッチング方法に関し、更に
詳しくは、下地材料層との選択性にすぐれ、またエッチ
ングレートの大きな酸化シリコン系材料層のプラズマエ
ッチング方法に関する。
野等で適用されるプラズマエッチング方法に関し、更に
詳しくは、下地材料層との選択性にすぐれ、またエッチ
ングレートの大きな酸化シリコン系材料層のプラズマエ
ッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、そのデザインルールはハーフ
ミクロンからサブクォータミクロンのレベルへと縮小し
つつある。これに伴い、酸化シリコン系材料層を始めと
する各種材料層に微細加工を施し、これをパターニング
するためのプラズマエッチング方法に対する技術的要求
は、ますます高度化している。
性能化が進展するに伴い、そのデザインルールはハーフ
ミクロンからサブクォータミクロンのレベルへと縮小し
つつある。これに伴い、酸化シリコン系材料層を始めと
する各種材料層に微細加工を施し、これをパターニング
するためのプラズマエッチング方法に対する技術的要求
は、ますます高度化している。
【０００３】例えば、被エッチング基板の大口径化にと
もない、８インチ径以上の被エッチング基板の全面にわ
たり、均一な処理が要求される。またＡＳＩＣ（Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩＣ）に代表さ
れるように、多品種少量生産への要求が一部には高い。
これらの背景から、プラズマエッチング装置は枚葉式が
主流となっている。このため従来のバッチ式のプラズマ
エッチング装置に劣らない処理能力を維持するために
は、被エッチング基板１枚当たりのエッチングレートを
大幅に向上させる必要がある。
もない、８インチ径以上の被エッチング基板の全面にわ
たり、均一な処理が要求される。またＡＳＩＣ（Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩＣ）に代表さ
れるように、多品種少量生産への要求が一部には高い。
これらの背景から、プラズマエッチング装置は枚葉式が
主流となっている。このため従来のバッチ式のプラズマ
エッチング装置に劣らない処理能力を維持するために
は、被エッチング基板１枚当たりのエッチングレートを
大幅に向上させる必要がある。
【０００４】また半導体デバイスの信号処理の高速化
や、半導体素子自体の微細化を図るため、例えばＭＯＳ
トランジスタにおいては不純物拡散層の接合深さが浅く
なり、その他の各種材料層の厚さも薄くなっている。こ
のような半導体装置の製造プロセスにおいては、従来以
上に対下地材料層との選択性に優れ、下地材料層のダメ
ージが少ないプラズマエッチング方法が求められる。
や、半導体素子自体の微細化を図るため、例えばＭＯＳ
トランジスタにおいては不純物拡散層の接合深さが浅く
なり、その他の各種材料層の厚さも薄くなっている。こ
のような半導体装置の製造プロセスにおいては、従来以
上に対下地材料層との選択性に優れ、下地材料層のダメ
ージが少ないプラズマエッチング方法が求められる。
【０００５】さらに、対レジストマスクの選択比向上も
重要な問題である。微細なデザインルールの半導体装置
を安定に製造するために、プラズマエッチング中に生じ
るレジストマスクの後退による寸法変換差の発生は、極
く僅かなレベルのものでも許容され難くなりつつあるか
らでる。
重要な問題である。微細なデザインルールの半導体装置
を安定に製造するために、プラズマエッチング中に生じ
るレジストマスクの後退による寸法変換差の発生は、極
く僅かなレベルのものでも許容され難くなりつつあるか
らでる。
【０００６】酸化シリコン系材料層のプラズマエッチン
グは、強固なＳｉ−Ｏ結合を切断する必要があるため、
従来からイオン性の強いエッチングモードが採用されて
いる。一般的なエッチングガスはＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 ある
いはＣ4 Ｆ8 を代表とするＣＦ系ガスを主体とするもの
であり、ＣＦ系ガスから解離生成するＣＦx + の入射イ
オンエネルギによるスパッタリング作用と、構成元素で
ある炭素の還元性によるＳｉ−Ｏ結合の分解作用を利用
するものである。しかしイオンモードのプラズマエッチ
ングの特徴として、エッチングレートは一般に小さい。
そこで高速エッチングを指向して入射イオンエネルギを
高めると、エッチング反応は物理的なスパッタエッチン
グに近くなり、選択性は低下する。すなわち、ＣＦ系ガ
スによる酸化シリコン系材料層のプラズマエッチング
は、高速性と選択性は両立しがたいものであった。
グは、強固なＳｉ−Ｏ結合を切断する必要があるため、
従来からイオン性の強いエッチングモードが採用されて
いる。一般的なエッチングガスはＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 ある
いはＣ4 Ｆ8 を代表とするＣＦ系ガスを主体とするもの
であり、ＣＦ系ガスから解離生成するＣＦx + の入射イ
オンエネルギによるスパッタリング作用と、構成元素で
ある炭素の還元性によるＳｉ−Ｏ結合の分解作用を利用
するものである。しかしイオンモードのプラズマエッチ
ングの特徴として、エッチングレートは一般に小さい。
そこで高速エッチングを指向して入射イオンエネルギを
高めると、エッチング反応は物理的なスパッタエッチン
グに近くなり、選択性は低下する。すなわち、ＣＦ系ガ
スによる酸化シリコン系材料層のプラズマエッチング
は、高速性と選択性は両立しがたいものであった。
【０００７】酸化シリコン系材料層のプラズマエッチン
グにおける選択性を向上するため、ＣＦ系ガスにＨ2 を
添加したり、分子中にＨを含むＣＨＦ3 等ＣＨＦ系ガス
を採用する従来技術がある。これはプラズマ中に生成す
るＨラジカル（Ｈ* ）により、プラズマ中の過剰なＦ*
を捕捉し、ＨＦの形でエッチングチャンバ外に除去し、
エッチング反応系の実質的なＣ／Ｆ比（Ｃ原子とＦ原子
の割合い）を増加させるものである。Ｃ／Ｆ比の増加
は、エッチングと競合して堆積するフッ化炭素系ポリマ
中のＦ原子の含有量を低減してカーボンリッチなポリマ
とし、イオン入射耐性等の膜質を強化する作用があり、
したがってＳｉ等の下地との選択性を向上する効果があ
る。フッ化炭素系ポリマは、酸化シリコン系材料層上で
はその表面からスパッタアウトされるＯ原子と反応して
酸化除去されるので実質上堆積せず、エッチングレート
を低下することはない。しかしフッ化炭素系ポリマは、
酸化作用を有さないＳｉ等の下地材料層上に専ら堆積
し、イオン入射から下地材料層を保護するため実質的な
エッチングストッパとして機能し、このために選択比が
向上する。これらＣ／Ｆ比の概念や高選択性が達成され
る機構については、例えばＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ．Ｔｅｃｈ．，１６（２），３９１（１９７９）に報
告されている。
グにおける選択性を向上するため、ＣＦ系ガスにＨ2 を
添加したり、分子中にＨを含むＣＨＦ3 等ＣＨＦ系ガス
を採用する従来技術がある。これはプラズマ中に生成す
るＨラジカル（Ｈ* ）により、プラズマ中の過剰なＦ*
を捕捉し、ＨＦの形でエッチングチャンバ外に除去し、
エッチング反応系の実質的なＣ／Ｆ比（Ｃ原子とＦ原子
の割合い）を増加させるものである。Ｃ／Ｆ比の増加
は、エッチングと競合して堆積するフッ化炭素系ポリマ
中のＦ原子の含有量を低減してカーボンリッチなポリマ
とし、イオン入射耐性等の膜質を強化する作用があり、
したがってＳｉ等の下地との選択性を向上する効果があ
る。フッ化炭素系ポリマは、酸化シリコン系材料層上で
はその表面からスパッタアウトされるＯ原子と反応して
酸化除去されるので実質上堆積せず、エッチングレート
を低下することはない。しかしフッ化炭素系ポリマは、
酸化作用を有さないＳｉ等の下地材料層上に専ら堆積
し、イオン入射から下地材料層を保護するため実質的な
エッチングストッパとして機能し、このために選択比が
向上する。これらＣ／Ｆ比の概念や高選択性が達成され
る機構については、例えばＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ．Ｔｅｃｈ．，１６（２），３９１（１９７９）に報
告されている。
【０００８】また最近においては、イオン入射耐性とい
う物理的観点とは異なった立場からフッ化炭素系ポリマ
の膜質を見直す動向がある。すなわち、Ｆ原子リッチな
フッ化炭素系ポリマが下地材料層であるＳｉ等の露出面
に堆積した場合には、フッ化炭素系ポリマ中のＦ原子と
下地のＳｉ原子とは、単なる吸着あるいは付着にとどま
らず、イオンの入射にアシストされて化学反応および反
応生成物の脱離過程と進む。この一連の過程は正しくエ
ッチングであり、対下地材料層の選択比が得られない結
果となる。このような観点から、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 等のフッ
化炭素系ガスにＣＯを添加し、プラズマ中の過剰なＦ*
をＣＯＦx 等の形で捕捉してＣ／Ｆ比を増加し、カーボ
ンリッチなポリマを堆積する試みが第３９回応用物理学
関係連合講演会（１９９３年春季年会）講演予稿集ｐ６
１４、講演番号３１ａ−ＺＥ−１０等に報告されてい
る。また同じく、フッ化炭素系ガスにＨ2 を添加し、プ
ラズマ中の過剰なＦ* をＨＦ等の形で捕捉してＣ／Ｆ比
を増加し、カーボンリッチなポリマを堆積する試みもあ
る。
う物理的観点とは異なった立場からフッ化炭素系ポリマ
の膜質を見直す動向がある。すなわち、Ｆ原子リッチな
フッ化炭素系ポリマが下地材料層であるＳｉ等の露出面
に堆積した場合には、フッ化炭素系ポリマ中のＦ原子と
下地のＳｉ原子とは、単なる吸着あるいは付着にとどま
らず、イオンの入射にアシストされて化学反応および反
応生成物の脱離過程と進む。この一連の過程は正しくエ
ッチングであり、対下地材料層の選択比が得られない結
果となる。このような観点から、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 等のフッ
化炭素系ガスにＣＯを添加し、プラズマ中の過剰なＦ*
をＣＯＦx 等の形で捕捉してＣ／Ｆ比を増加し、カーボ
ンリッチなポリマを堆積する試みが第３９回応用物理学
関係連合講演会（１９９３年春季年会）講演予稿集ｐ６
１４、講演番号３１ａ−ＺＥ−１０等に報告されてい
る。また同じく、フッ化炭素系ガスにＨ2 を添加し、プ
ラズマ中の過剰なＦ* をＨＦ等の形で捕捉してＣ／Ｆ比
を増加し、カーボンリッチなポリマを堆積する試みもあ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、フッ
化炭素系ガスにＨ2 やＣＯを添加して下地材料層との選
択比を向上する手法においては、プラズマ中の過剰なＦ
* が適度に排除され、かつ接続孔底部に露出する下地材
料層上にカーボンリッチなポリマを堆積させ得るエッチ
ング条件の選択が重要なポイントとなる。したがって、
所望とするエッチング特性を得るため、混合ガスの混合
比を始めとしてプラズマ密度等のパラメータの最適化が
求められる。しかし選択比やエッチングレート等のエッ
チング特性はトレードオフの関係となり易く、これらの
エッチングパラメータの制御により全てのエッチング特
性を満足することは至難である。またＨ2 やＣＯの添加
ガスは、主エッチャントの供給源であるＣＦ系ガス濃度
を低減する結果となり、この点からもエッチングレート
の観点からは不利と言える。さらに、これら添加ガスの
引火性や安全性について充分な配慮が必要である。とり
わけクリーンルーム等の閉鎖空間での取り扱いには、検
討の余地が大きい。また実用化に当たっては排気ガスの
処理設備を新たに設ける必要がある。
化炭素系ガスにＨ2 やＣＯを添加して下地材料層との選
択比を向上する手法においては、プラズマ中の過剰なＦ
* が適度に排除され、かつ接続孔底部に露出する下地材
料層上にカーボンリッチなポリマを堆積させ得るエッチ
ング条件の選択が重要なポイントとなる。したがって、
所望とするエッチング特性を得るため、混合ガスの混合
比を始めとしてプラズマ密度等のパラメータの最適化が
求められる。しかし選択比やエッチングレート等のエッ
チング特性はトレードオフの関係となり易く、これらの
エッチングパラメータの制御により全てのエッチング特
性を満足することは至難である。またＨ2 やＣＯの添加
ガスは、主エッチャントの供給源であるＣＦ系ガス濃度
を低減する結果となり、この点からもエッチングレート
の観点からは不利と言える。さらに、これら添加ガスの
引火性や安全性について充分な配慮が必要である。とり
わけクリーンルーム等の閉鎖空間での取り扱いには、検
討の余地が大きい。また実用化に当たっては排気ガスの
処理設備を新たに設ける必要がある。
【００１０】本発明は、上述した酸化シリコン系材料層
のプラズマエッチングに関する各種問題点を解決するこ
とをその課題としている。すなわち本発明の課題は、下
地材料層上に形成された酸化シリコン系材料層をパター
ニングするに当たり、対下地材料層等のエッチング選択
比に優れたプラズマエッチング方法を提供することであ
る。
のプラズマエッチングに関する各種問題点を解決するこ
とをその課題としている。すなわち本発明の課題は、下
地材料層上に形成された酸化シリコン系材料層をパター
ニングするに当たり、対下地材料層等のエッチング選択
比に優れたプラズマエッチング方法を提供することであ
る。
【００１１】本発明の別の課題は、エッチングガスング
系からＨ2 やＣＯ等、使用にあたって引火性や安全性に
検討の余地のあるガスを排除し、また新たに排気ガス処
理施設等の設備投資が不要な酸化シリコン系材料層のプ
ラズマエッチング方法を提供することである。
系からＨ2 やＣＯ等、使用にあたって引火性や安全性に
検討の余地のあるガスを排除し、また新たに排気ガス処
理施設等の設備投資が不要な酸化シリコン系材料層のプ
ラズマエッチング方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング方法は、上記課題を達成するために提案するもので
あり、下地材料層上の酸化シリコン系材料層を、下地材
料層に対して選択的にエッチングするプラズマエッチン
グ方法であって、ヘキサフルオロ−２−ブチン（Ｈｅｘ
ａｆｌｕｏｒｏ−２−ｂｕｔｙｎｅ：ＣＦ3 Ｃ≡ＣＣＦ
3 、ｍｐ＝−１１７℃、ｂｐ＝−２４．６℃）、ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジエン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ
−１、３−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ：ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝Ｃ
Ｆ2 、ｂｐ＝６〜７℃）およびヘキサフルオロプロペン
（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｅｎｅ ｏｒ Ｈｅｘ
ａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：Ｃ3 Ｆ6 、ｍｐ＝
−１５３℃、ｂｐ＝−２８℃）からなる群から選ばれる
いずれか少なくとも１種の化合物をエッチングガスとし
て用いることを特徴とするものである。これらの化合物
は、その１種または複数種を組み合わせて用いることが
できる。ただし、プラズマ中のＣ／Ｆ比等の調整用等の
添加ガスは必ずしも用いる必要はない。
ング方法は、上記課題を達成するために提案するもので
あり、下地材料層上の酸化シリコン系材料層を、下地材
料層に対して選択的にエッチングするプラズマエッチン
グ方法であって、ヘキサフルオロ−２−ブチン（Ｈｅｘ
ａｆｌｕｏｒｏ−２−ｂｕｔｙｎｅ：ＣＦ3 Ｃ≡ＣＣＦ
3 、ｍｐ＝−１１７℃、ｂｐ＝−２４．６℃）、ヘキサ
フルオロ−１，３−ブタジエン（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ
−１、３−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ：ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝Ｃ
Ｆ2 、ｂｐ＝６〜７℃）およびヘキサフルオロプロペン
（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｅｎｅ ｏｒ Ｈｅｘ
ａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：Ｃ3 Ｆ6 、ｍｐ＝
−１５３℃、ｂｐ＝−２８℃）からなる群から選ばれる
いずれか少なくとも１種の化合物をエッチングガスとし
て用いることを特徴とするものである。これらの化合物
は、その１種または複数種を組み合わせて用いることが
できる。ただし、プラズマ中のＣ／Ｆ比等の調整用等の
添加ガスは必ずしも用いる必要はない。
【００１３】つぎに作用の説明に移る。ヘキサフルオロ
−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエンお
よびヘキサフルオロプロペン等の化合物は、１分子中に
多数のフッ素原子を有し、しかも２重結合や３重結合を
有するので、プラズマ中での１〜２回の電子／分子間衝
突により、酸化シリコン系材料層のメインエッチャント
であるＣＦx * やＣＦx + を容易かつ充分に供給可能で
ある。したがって、高速のエッチングが可能となる。ま
たれらＣＦx 系化学種は、被エッチング基板上にカーボ
ンリッチなポリマを堆積する重要な前駆体となる。しか
も構成分子中やプラズマ中には酸素が存在しないので堆
積は容易であり、下地材料層上に充分に堆積してエッチ
ングストッパとしての機能を果たし、充分な選択比を確
保することができる。またこれら化合物は常温で気体で
あるのでバブラ等を必要とせず、使い勝手にも優れる。
−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエンお
よびヘキサフルオロプロペン等の化合物は、１分子中に
多数のフッ素原子を有し、しかも２重結合や３重結合を
有するので、プラズマ中での１〜２回の電子／分子間衝
突により、酸化シリコン系材料層のメインエッチャント
であるＣＦx * やＣＦx + を容易かつ充分に供給可能で
ある。したがって、高速のエッチングが可能となる。ま
たれらＣＦx 系化学種は、被エッチング基板上にカーボ
ンリッチなポリマを堆積する重要な前駆体となる。しか
も構成分子中やプラズマ中には酸素が存在しないので堆
積は容易であり、下地材料層上に充分に堆積してエッチ
ングストッパとしての機能を果たし、充分な選択比を確
保することができる。またこれら化合物は常温で気体で
あるのでバブラ等を必要とせず、使い勝手にも優れる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を一例としてコンタクトホール
加工に適用した具体的実施例につき、添付図面を参照し
て説明する。
加工に適用した具体的実施例につき、添付図面を参照し
て説明する。
【００１５】実施例１ 本実施例は、ヘキサフルオロ−３−ブチン（ＣＦ3 Ｃ≡
ＣＣＦ3 ）により、シリコン基板上のＳｉＯ2 からなる
酸化シリコン系材料層をマグネトロンＲＩＥ装置により
プラズマエッチングしてコンタクトホールを形成した例
であり、これを図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明す
る。
ＣＣＦ3 ）により、シリコン基板上のＳｉＯ2 からなる
酸化シリコン系材料層をマグネトロンＲＩＥ装置により
プラズマエッチングしてコンタクトホールを形成した例
であり、これを図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明す
る。
【００１６】まず図１（ａ）に示すように、予め不純物
拡散層（図示せず）等が形成されたＳｉ等の半導体基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる酸化シリコン系材料層２を形
成する。つぎに化学増幅型レジストとＫｒＦエキシマレ
ーザリソグラフィにより、０．３０μｍの開口径を有す
るレジストマスク３を接続孔開口部位を除いてパターニ
ングする。酸化シリコン系材料層２の厚さは一例として
６００ｎｍであり、減圧ＣＶＤ等により形成する。ここ
まで形成した図１（ａ）に示すサンプルを、被エッチン
グ基板とする。
拡散層（図示せず）等が形成されたＳｉ等の半導体基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる酸化シリコン系材料層２を形
成する。つぎに化学増幅型レジストとＫｒＦエキシマレ
ーザリソグラフィにより、０．３０μｍの開口径を有す
るレジストマスク３を接続孔開口部位を除いてパターニ
ングする。酸化シリコン系材料層２の厚さは一例として
６００ｎｍであり、減圧ＣＶＤ等により形成する。ここ
まで形成した図１（ａ）に示すサンプルを、被エッチン
グ基板とする。
【００１７】つぎにこの被エッチング基板を磁場を、併
用したマグネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上に載置
し、下記エッチング条件により酸化シリコン系材料層２
の露出部分をプラズマエッチングする。 ＣＦ3 Ｃ≡ＣＣＦ3 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．０ Ｐａ ＲＦ電源パワー １５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 磁界強度 １５ ｍＴ（被エッチング基板上） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ このプラズマエッチング過程においては、ＣＦ* による
ラジカル反応が、主としてＣＦx + のイオン入射にアシ
ストされる形で酸化シリコン系材料層のプラズマエッチ
ングが進行した。エッチングレートは５００ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
用したマグネトロンＲＩＥ装置の基板ステージ上に載置
し、下記エッチング条件により酸化シリコン系材料層２
の露出部分をプラズマエッチングする。 ＣＦ3 Ｃ≡ＣＣＦ3 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ５．０ Ｐａ ＲＦ電源パワー １５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 磁界強度 １５ ｍＴ（被エッチング基板上） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ このプラズマエッチング過程においては、ＣＦ* による
ラジカル反応が、主としてＣＦx + のイオン入射にアシ
ストされる形で酸化シリコン系材料層のプラズマエッチ
ングが進行した。エッチングレートは５００ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
【００１８】下地材料層であるシリコン等の半導体基板
１が露出してコンタクトホール４が開口した時点では、
その表面にカーボンリッチなポリマ５が堆積し、実質的
なエッチングストッパとなって半導体基板１のエッチン
グを防止する。この結果、シリコン等の半導体基板１と
のエッチング選択比は３０となった。本実施例によれ
ば、ヘキサフルオロ−３−ブチン単独ガスでのプラズマ
エッチングにより、酸化シリコン系材料層の高選択比か
つ高速エッチングが可能となる。
１が露出してコンタクトホール４が開口した時点では、
その表面にカーボンリッチなポリマ５が堆積し、実質的
なエッチングストッパとなって半導体基板１のエッチン
グを防止する。この結果、シリコン等の半導体基板１と
のエッチング選択比は３０となった。本実施例によれ
ば、ヘキサフルオロ−３−ブチン単独ガスでのプラズマ
エッチングにより、酸化シリコン系材料層の高選択比か
つ高速エッチングが可能となる。
【００１９】実施例２ 本実施例は、ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン（Ｃ
Ｆ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ）により、シリコン基板上のＳ
ｉＯ2 からなる酸化シリコン系材料層を基板バイアス印
加型ＥＣＲプラズマエッチング装置によりプラズマエッ
チングしてコンタクトホールを形成した例であり、これ
を同じく図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
Ｆ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ）により、シリコン基板上のＳ
ｉＯ2 からなる酸化シリコン系材料層を基板バイアス印
加型ＥＣＲプラズマエッチング装置によりプラズマエッ
チングしてコンタクトホールを形成した例であり、これ
を同じく図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【００２０】図１（ａ）に示す被エッチング基板は、前
実施例１で用いたものと同様であるので重複する説明は
省略する。この被エッチング基板を、基板バイアス印加
型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ上に載
置し、下記エッチング条件により酸化シリコン系材料層
２の露出部分をプラズマエッチングする。 ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波電源パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板バイアスパワー １０００ Ｗ（８００ＫＨｚ） 磁界強度 ８７．５ ｍＴ（被エッチング基板上） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ このプラズマエッチング過程においても、ＣＦ* による
ラジカル反応が、主としてＣＦx + のイオン入射にアシ
ストされる形で酸化シリコン系材料層のプラズマエッチ
ングが進行した。エッチングレートは７００ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
実施例１で用いたものと同様であるので重複する説明は
省略する。この被エッチング基板を、基板バイアス印加
型ＥＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ上に載
置し、下記エッチング条件により酸化シリコン系材料層
２の露出部分をプラズマエッチングする。 ＣＦ2 ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波電源パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） 基板バイアスパワー １０００ Ｗ（８００ＫＨｚ） 磁界強度 ８７．５ ｍＴ（被エッチング基板上） 被エッチング基板温度 ２０ ℃ このプラズマエッチング過程においても、ＣＦ* による
ラジカル反応が、主としてＣＦx + のイオン入射にアシ
ストされる形で酸化シリコン系材料層のプラズマエッチ
ングが進行した。エッチングレートは７００ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。
【００２１】下地材料層であるシリコン等の半導体基板
１が露出してコンタクトホール４が開口した時点では、
その表面にカーボンリッチなポリマ５が堆積し、実質的
なエッチングストッパとして機能し、半導体基板１のエ
ッチングを防止する。この結果、シリコン等の半導体基
板１とのエッチング選択比はここでも３０の値が得られ
た。本実施例によれば、ヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジエン単独ガスでのプラズマエッチングにより、酸化シ
リコン系材料層の高選択比かつ高速エッチングが可能と
なる。
１が露出してコンタクトホール４が開口した時点では、
その表面にカーボンリッチなポリマ５が堆積し、実質的
なエッチングストッパとして機能し、半導体基板１のエ
ッチングを防止する。この結果、シリコン等の半導体基
板１とのエッチング選択比はここでも３０の値が得られ
た。本実施例によれば、ヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジエン単独ガスでのプラズマエッチングにより、酸化シ
リコン系材料層の高選択比かつ高速エッチングが可能と
なる。
【００２２】以上、本発明を２つの実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
【００２３】例えば、エッチングガスとしてヘキサフル
オロ−２−ブチンおよびヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジエンを例示したが、ヘキサフルオロプロペンを用いて
もよい。これら化合物は、単一組成のエッチングガスと
して用いて各種エッチング特性を満足させ得るメリット
を有するが、不活性ガス等との混合ガスとして用いても
よい。
オロ−２−ブチンおよびヘキサフルオロ−１，３−ブタ
ジエンを例示したが、ヘキサフルオロプロペンを用いて
もよい。これら化合物は、単一組成のエッチングガスと
して用いて各種エッチング特性を満足させ得るメリット
を有するが、不活性ガス等との混合ガスとして用いても
よい。
【００２４】酸化シリコン系材料層としてＳｉＯ2 を例
示したが、ＰＳＧ、ＢＳＧあるいはＢＰＳＧ等不純物を
含有したシリケートガラス、あるいはＳｉＯＮやＳｉＯ
Ｆ等、ＮやＦ等の元素を含むもの、あるいはこれらの積
層構造膜であってもよい。またコンタクトホール加工に
限らず、バイアホール加工や、ＬＤＤサイドウォールス
ペーサ加工等、下地材料層との高選択比が要求される各
種プラズマエッチングに適用可能である。
示したが、ＰＳＧ、ＢＳＧあるいはＢＰＳＧ等不純物を
含有したシリケートガラス、あるいはＳｉＯＮやＳｉＯ
Ｆ等、ＮやＦ等の元素を含むもの、あるいはこれらの積
層構造膜であってもよい。またコンタクトホール加工に
限らず、バイアホール加工や、ＬＤＤサイドウォールス
ペーサ加工等、下地材料層との高選択比が要求される各
種プラズマエッチングに適用可能である。
【００２５】下地材料層として不純物拡散層が形成され
たシリコン等の半導体基板以外に、多結晶シリコン、高
融点金属シリサイド層や高融点金属ポリサイド層、Ａｌ
系金属、Ｃｕ系金属や高融点金属等の金属配線材料、あ
るいはＳｉ3 Ｎ4 等の絶縁材料層であっても、これら下
地材料層との高選択比を得ることができる。
たシリコン等の半導体基板以外に、多結晶シリコン、高
融点金属シリサイド層や高融点金属ポリサイド層、Ａｌ
系金属、Ｃｕ系金属や高融点金属等の金属配線材料、あ
るいはＳｉ3 Ｎ4 等の絶縁材料層であっても、これら下
地材料層との高選択比を得ることができる。
【００２６】その他、被エッチング基板の構造、プラズ
マエッチング装置、プラズマエッチング条件等、本発明
の技術的思想の範囲内で適宜選択して適用することが可
能である。
マエッチング装置、プラズマエッチング条件等、本発明
の技術的思想の範囲内で適宜選択して適用することが可
能である。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は特定された化合物をエッチングガスとして採用するこ
とにより、ＳｉＯ2 等の酸化シリコン系材料層の高選択
比および高エッチングレートのプラズマエッチングが可
能となる。これら化合物ガスは、ＣＯやＨ2 等の添加ガ
スを必要とせず、単独のエッチングガスとして用いてそ
の効果を発揮するので、プラズマエッチング工程の管理
が大幅に簡素化される。また安全性の観点からも問題点
が少ない。
は特定された化合物をエッチングガスとして採用するこ
とにより、ＳｉＯ2 等の酸化シリコン系材料層の高選択
比および高エッチングレートのプラズマエッチングが可
能となる。これら化合物ガスは、ＣＯやＨ2 等の添加ガ
スを必要とせず、単独のエッチングガスとして用いてそ
の効果を発揮するので、プラズマエッチング工程の管理
が大幅に簡素化される。また安全性の観点からも問題点
が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマエッチング方法を適用した実
施例１および２を、その工程順に説明する概略断面図で
あり、（ａ）は酸化シリコン系材料層上にコンタクトホ
ール開口用のレジストマスクを形成した状態、（ｂ）は
酸化シリコン系材料層をパターニングしてコンタクトホ
ールを開口した状態である。
施例１および２を、その工程順に説明する概略断面図で
あり、（ａ）は酸化シリコン系材料層上にコンタクトホ
ール開口用のレジストマスクを形成した状態、（ｂ）は
酸化シリコン系材料層をパターニングしてコンタクトホ
ールを開口した状態である。
１ 半導体基板 ２ 酸化シリコン系材料層 ３ レジストマスク ４ コンタクトホール ５ カーボンリッチなポリマ
Claims (1)
- 【請求項１】 下地材料層上の酸化シリコン系材料層
を、前記下地材料層に対して選択的にエッチングするプ
ラズマエッチング方法であって、 ヘキサフルオロ−２−ブチン、ヘキサフルオロ−１，３
−ブタジエンおよびヘキサフルオロプロペンからなる群
から選ばれる、いずれか少なくとも１種の化合物をエッ
チングガスとして用いることを特徴とするプラズマエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP239796A JPH09191002A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP239796A JPH09191002A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191002A true JPH09191002A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11528115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP239796A Pending JPH09191002A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09191002A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999016110A3 (en) * | 1997-09-19 | 1999-06-10 | Applied Materials Inc | Plasma process for selectively etching oxide using fluoropropane or fluoropropylene |
| US6174451B1 (en) | 1998-03-27 | 2001-01-16 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using hexafluorobutadiene and related unsaturated hydrofluorocarbons |
| JP2002100607A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Tokyo Electron Ltd | 酸化膜エッチング方法 |
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| US6797189B2 (en) * | 1999-03-25 | 2004-09-28 | Hoiman (Raymond) Hung | Enhancement of silicon oxide etch rate and nitride selectivity using hexafluorobutadiene or other heavy perfluorocarbon |
| US6849193B2 (en) | 1999-03-25 | 2005-02-01 | Hoiman Hung | Highly selective process for etching oxide over nitride using hexafluorobutadiene |
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| WO2013015033A1 (ja) | 2011-07-27 | 2013-01-31 | セントラル硝子株式会社 | ドライエッチング剤 |
| US9017571B2 (en) | 2010-07-12 | 2015-04-28 | Central Glass Company, Limited | Dry etching agent and dry etching method |
| US9093388B2 (en) | 2010-02-01 | 2015-07-28 | Central Glass Company, Limited | Dry etching agent and dry etching method using the same |
| CN112981369A (zh) * | 2013-12-30 | 2021-06-18 | 科慕埃弗西有限公司 | 室清洁和半导体蚀刻气体 |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP239796A patent/JPH09191002A/ja active Pending
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| US7652179B2 (en) | 2001-11-08 | 2010-01-26 | Zeon Corporation | Gas for plasma reaction, process for producing the same, and use thereof |
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