JPH11238725A - エッチング組成物 - Google Patents

エッチング組成物

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JPH11238725A
JPH11238725A JP4183198A JP4183198A JPH11238725A JP H11238725 A JPH11238725 A JP H11238725A JP 4183198 A JP4183198 A JP 4183198A JP 4183198 A JP4183198 A JP 4183198A JP H11238725 A JPH11238725 A JP H11238725A
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JP
Japan
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etching
fluorine
surfactant
weight
hydrogen fluoride
Prior art date
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Pending
Application number
JP4183198A
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English (en)
Inventor
Fumihiro Kamiya
文宏 上谷
Makoto Suyama
誠 陶山
Mitsushi Itano
充司 板野
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】10%程度以上の高フッ化水素濃度のエッチン
グ液の場合であっても、シリコン酸化膜やレジスト膜に
対する濡れ性が良好で半導体集積回路の微細パターンを
均一に効率よくエッチングでき、しかも、消泡性に優
れ、配合した界面活性剤が分離析出することがなく長期
間安定なエッチング液を提供する。 【解決手段】フッ化水素5〜25重量%及びフッ化アン
モニウム5〜25重量%を含有する水溶液中に、一般
式: H(CF2)nCOOH(式中、nは6〜8の整数
である)で表される含フッ素カルボン酸、一般式:CF
3(CF2)mCOOH(式中、mは4〜6の整数であ
る)で表される含フッ素カルボン酸、及びこれらの含フ
ッ素カルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一種の含フ
ッ素界面活性剤を配合してなるエッチング組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング組成物
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体シリコン酸化膜を湿式でエッチン
グする場合には、エッチング液としてフッ化水素酸とフ
ッ化アンモニウムの混合溶液、いわゆるバッファードフ
ッ酸が使用されている。この溶液中では、フッ化アンモ
ニウムは、主として、エッチング速度を調整すると共
に、フッ化水素濃度が変化した場合にもエッチング速度
を安定化させる作用を有しており、通常、50%フッ化
水素酸1重量部に対して、40%フッ化アンモニウム溶
液5重量部以上の混合割合で使用されている。
【0003】近年、半導体集積回路の微細加工化に伴
い、レジスト膜で形成された微細パターンを均一にエッ
チングするために、エッチング液は、シリコン酸化膜や
レジスト膜への濡れ性が良好で、レジスト膜で作られた
微細なパターンの間隙に十分に侵入することが要求され
ている。しかしながら、従来のフッ化アンモニウム及び
フッ化水素酸の混合溶液からなるエッチング液は、比較
的高い表面張力を有するために、シリコン酸化膜やレジ
スト膜上での濡れ性が極めて悪く、エッチング性が不均
一で、構造を正確に画成することが困難である。
【0004】この点については、界面活性剤を添加する
ことによって、エッチング液の表面張力を低下させるこ
とが考えられるが、フッ化アンモニウムを含有する水溶
液中では、界面活性剤の溶解性が非常に悪く、使用でき
る界面活性剤の種類は非常に限定されている。
【0005】例えば、特開昭63−283028号公報
には、フッ化アンモニウム及びフッ化水素酸の混合溶液
に、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸の塩、脂肪族
アミン及び脂肪族アルコールから選ばれた炭化水素系界
面活性剤を添加して濡れ性を向上させることによって、
微細エッチング加工の均質性を改善する方法が開示され
ている。しかしながら、この方法で用いられる炭化水素
系界面活性剤は、低濃度のフッ化水素酸溶液中では、あ
る程度の濡れ性向上の効果を発揮できるものの、エッチ
ング速度の大きいフッ化水素濃度が10重量%を上回る
高フッ化水素濃度のエッチング液に対しては、表面張力
を十分には低下させることができない。また、界面活性
剤の添加量を増加させて、表面張力を低下させようとす
ると、界面活性剤の溶解性が低下して析出し易くなるこ
とに加えて、泡立ちが多くなって、エッチング面に泡が
付着して、エッチングむらが生じたり、微細間隙に泡が
入り込み、エッチング不良を起こすという問題点があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
10%程度以上の高フッ化水素濃度のエッチング液の場
合であっても、シリコン酸化膜やレジスト膜に対する濡
れ性が良好で半導体集積回路の微細パターンを均一に効
率よくエッチングでき、しかも、消泡性に優れ、配合し
た界面活性剤が分離析出することがなく長期間安定なエ
ッチング液を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した如
き従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、フッ
化水素及びフッ化アンモニウムを含有するエッチング液
において、フッ化水素とフッ化アンモニウムの濃度を特
定の範囲内に調整するとともに、特定の含フッ素界面活
性剤を少量添加する場合には、エッチング組成物の表面
張力が大きく低下して、十分な濡れ性を有するものとな
り、しかも、界面活性剤の溶解性が良好で結晶化して析
出することが無く、長期間エッチング液として安定に使
用でき、更に、泡立ちも少なく、エッチング不良が生じ
難くなることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。
【0008】即ち、本発明は、以下に示すエッチング組
成物を提供するものである。
【0009】1.フッ化水素5〜25重量%及びフッ化
アンモニウム5〜25重量%を含有する水溶液中に、一
般式: H(CF2)nCOOH(式中、nは6〜8の整
数である)で表される含フッ素カルボン酸、一般式:C
3(CF2)mCOOH(式中、mは4〜6の整数であ
る)で表される含フッ素カルボン酸、及びこれらの含フ
ッ素カルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一種の含フ
ッ素界面活性剤を配合してなるエッチング組成物。
【0010】2.含フッ素界面活性剤の配合量が0.0
001〜0.05重量%である項1に記載のエッチング
組成物。
【0011】3.フッ化水素とフッ化アンモニウムの配
合割合が、フッ化水素:フッ化アンモニウム(重量比)
=1:3〜3:1である項1又は2に記載のエッチング
組成物。
【0012】4.表面張力が40mN/m以下であっ
て、消泡時間が1分以内である項1〜3のいずれかに記
載のエッチング組成物。
【0013】5.半導体のウエットエッチング用組成物
である項1〜4のいずれかに記載のエッチング組成物。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のエッチング組成
物について詳細に説明する。
【0015】本発明のエッチング液は、フッ化水素を5
〜25重量%と、フッ化アンモニウムを5〜25重量%
の範囲で含有する水溶液であり、好ましくは、フッ化水
素を7〜15重量%と、フッ化アンモニウムを7〜15
重量%の範囲で含有する水溶液である。
【0016】この様な濃度範囲でフッ化水素とフッ化ア
ンモニウムを含有する水溶液中に、後述する特定の含フ
ッ素界面活性剤を配合する場合には、非常に少ない配合
量において、エッチング液の表面張力を十分に低下させ
て良好な濡れ性を付与できる。しかも、この配合量の範
囲内では、界面活性剤が良好な溶解性を有し、長期間分
離析出することなく安定に存在し、しかも、泡立ちも非
常に少なくなる。
【0017】本発明で用いる界面活性剤は、下記式
(I)で表される含フッ素カルボン酸、式(II)で表さ
れる含フッ素カルボン酸、及びこれらの塩の少なくとも
一種である。
【0018】 H(CF2)nCOOH (I) (式中、nは6〜8の整数である) CF3(CF2)mCOOH (II) (式中、mは4〜6の整数である) これらの含フッ素カルボン酸と塩を形成する塩基として
は、半導体製品の電気特性に悪影響を及ぼすことが少な
い点で、NR123(式中、R1、R2及びR3は、同一
又は異なって、水素、炭素数1〜5のアルキル基、又は
炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基を示す)で表され
る脂肪族アミン又はアンモニアが好ましい。ここで、炭
素数1〜5のアルキル基としては、メチル、エチル、プ
ロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert
−ブチル、ペンチルなどを例示できる。上記した塩基の
内で、特に、NH3、(CH33N、(C252NH、
38NH2、NH2CH2CH2OH、NH(CH2CH2
OH)2等が好ましく、最も好ましいものは、半導体製
品の電気特性への悪影響がなく、しかも界面活性剤の溶
解性、表面張力低下作用等が良好である点から、アンモ
ニアである。
【0019】本発明では、上記した式(I)の含フッ素
カルボン酸、式(II)の含フッ素カルボン酸、及びこれ
らの塩からなる含フッ素界面活性剤の内から、一種単独
又は二種以上混合して用いることができる。
【0020】上記含フッ素界面活性剤の添加量は、エッ
チング組成物全体中に、0.0001〜0.05重量%
程度とすることが好ましく、0.001〜0.03重量
%程度とすることがより好ましい。含フッ素界面活性剤
の添加量が0.0001重量%を下回ると、エッチング
液の表面張力が十分に低下しないために、濡れ性の向上
効果が不十分であり、一方、0.05重量%を超えて添
加しても、それに見合う効果が得られないだけでなく、
消泡性が悪化して、エッチング面に泡が付着して、エッ
チングむらが生じたり、微細間隙に泡が入り込んでエッ
チング不良を生じ易くなるので、好ましくない。しか
も、0.05重量%を上回る濃度では、ほとんどの界面
活性剤で、臨界ミセル濃度(c.m.c)以上となるた
め、液中粒子数が著しく増加し、悪影響を与える可能性
が高くなる。
【0021】本発明のエッチング組成物は、含フッ素界
面活性剤の溶解性とエッチング性能の点から、フッ化水
素:フッ化アンモニウム(重量比)=1:2〜2:1程
度の範囲にあることが好ましく、特に、1:1.3〜
1.3:1程度の範囲にあることがより好ましい。
【0022】本発明エッチング組成物は、上記した配合
量の範囲内において、表面張力が40mN/m以下であ
って、消泡時間が1分以内となるように調製することが
好ましい。上記した特定の含フッ素界面活性剤を用いる
ことによって、前述した配合割合の範囲内において、表
面張力及び消泡時間を上記範囲内とすることが可能であ
り、良好な特性のエッチング組成物が得られる。
【0023】本発明のエッチング組成物は、各成分を混
合することによって調製することができ、その添加順序
に制限はない。例えば、フッ化水素酸又はフッ化アンモ
ニウム水溶液のいずれか一方に、含フッ素界面活性剤の
必要量を溶解させた後、他方を混合する方法、フッ化水
素酸とフッ化アンモニウム水溶液を予め混合し、これに
含フッ素界面活性剤の必要量を添加し、溶解する方法な
どによって、調製できる。
【0024】本発明のエッチング組成物は、特に、半導
体のウエットエッチング用組成物として有用であり、常
法に従って、各種シリコン酸化膜のエッチングに用いる
ことができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のエッチング組成物は、シリコン
酸化膜やレジスト膜への濡れ性が良好であり、半導体集
積回路製造の際にレジスト膜で形成された微細パターン
を均一にエッチングすることができる。また、使用する
界面活性剤の溶解性が良好であり、界面活性剤が分離析
出することなく、長期間安定に使用できる。更に、消泡
性に優れ、エッチングむらやエッチング不良を生じ難
い。
【0026】
【実施例】次に、実施例及び比較例を示して、本発明を
詳細に説明する。尚、実施例及び比較例において、
「%」とあるのは、「重量%」を意味する。
【0027】実施例1 50%フッ化水素酸、40%フッ化アンモニウム水溶
液、及び超純水を用いて、フッ化水素10%及びフッ化
アンモニウム10%を含有する混合溶液を調製した。こ
の混合溶液に下記表1〜3に示す各界面活性剤を表中に
示す濃度となるように添加して、エッチング組成物を調
製し、下記の方法で溶解性、表面張力、及び消泡時間を
測定した。結果を下記表1〜3に示す。
【0028】(試験方法) 溶解性:試料を透明な容器に入れて、溶液中の結晶の存
在の有無を目視により調べた。
【0029】表面張力:(株)島津製作所製のデュヌイ
の表面張力計を用い、25℃における表面張力を測定し
た。
【0030】消泡時間:250mlの容器に試料を10
0gとり、振とう機で1分間激しく振とうを行った後、
表面の泡が消えるまでの時間を測定した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】以上の結果から判る様に、本発明品1〜5
における特定の含フッ素界面活性剤を含有するエッチン
グ組成物は、界面活性剤の溶解性が良好であって、表面
張力が低く、しかも低消泡性であることが判る。
【0035】これに対して、界面活性剤無添加の比較品
1の溶液は、表面張力70mN/mとかなり高く、比較
品2〜5、8及び10における炭化水素系界面活性剤を
用いたエッチング液は、界面活性剤濃度が500ppm
であっても、表面張力は、40mN/m以上であり、濡
れ性が不十分である。また、比較品6、7及び9におけ
る炭化水素系界面活性剤を用いたエッチング液について
は、表面張力は、40mN/m以下となるものの、消泡
時間が10分以上であり実用的ではない。更に、比較品
11及び12で用いた含フッ素カルボン酸は、炭素数が
少なく、表面張力低下性能が不十分である。また、比較
品13及び14で用いた炭素数が多い含フッ素カルボン
酸と、比較品15で用いた含フッ素スルホン酸は、溶解
性が不十分で結晶を生じやすく、微細なゴミが問題とさ
れる半導体のエッチングには、不適切である。
【0036】実施例2 50%フッ化水素酸、40%フッ化アンモニウム水溶液
及び超純水を用いて、表2に示す各種濃度のフッ化水素
とフッ化アンモニウムの混合溶液を調製し、これに、表
4に示す種類及び添加量の界面活性剤を添加して、各種
エッチング組成物を得た。これらのエッチング組成物を
用いて、実施例1と同様の方法によって、溶解性、表面
張力、及び消泡時間を測定した。結果を下記表4に示
す。
【0037】
【表4】
【0038】以上の結果から明らかなように、フッ化水
素5〜25重量%及びフッ化アンモニウム5〜25重量
%を含有する水溶液中では、本発明品6〜12において
用いた特定の界面活性剤を配合することによって、界面
活性剤の溶解性が良好で、表面張力が40mN/m以
下、消泡時間が1分以内の良好なエッチング液が得られ
る。
【0039】これに対して、比較品16及び17として
示したようにフッ化水素又はフッ化アンモニウムの濃度
が低い場合には、界面活性剤の添加量が少ない場合に
も、消泡時間が長くなる。また、比較品18〜20とし
て示した様に、フッ化水素又はフッ化アンモニウムの濃
度が高すぎると、含フッ素界面活性剤の溶解性が劣るも
のとなる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ化水素5〜25重量%及びフッ化アン
    モニウム5〜25重量%を含有する水溶液中に、一般
    式: H(CF2)nCOOH(式中、nは6〜8の整数
    である)で表される含フッ素カルボン酸、一般式:CF
    3(CF2)mCOOH(式中、mは4〜6の整数であ
    る)で表される含フッ素カルボン酸、及びこれらの含フ
    ッ素カルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一種の含フ
    ッ素界面活性剤を配合してなるエッチング組成物。
  2. 【請求項2】含フッ素界面活性剤の配合量が0.000
    1〜0.05重量%である請求項1に記載のエッチング
    組成物。
  3. 【請求項3】フッ化水素とフッ化アンモニウムの配合割
    合が、フッ化水素:フッ化アンモニウム(重量比)=
    1:3〜3:1である請求項1又は2に記載のエッチン
    グ組成物。
  4. 【請求項4】表面張力が40mN/m以下であって、消
    泡時間が1分以内である請求項1〜3のいずれかに記載
    のエッチング組成物。
  5. 【請求項5】半導体のウエットエッチング用組成物であ
    る請求項1〜4のいずれかに記載のエッチング組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100760235B1 (ko) 2006-12-12 2007-09-20 제일모직주식회사 고밀도 플라즈마 실리콘 산화막 선택성 습식 식각용액
JP2013233795A (ja) * 2012-04-10 2013-11-21 Canon Inc 液体吐出ヘッド及びその製造方法
JP2019091890A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 セントラル硝子株式会社 ドライエッチング方法

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