KR20010003255A - 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 - Google Patents
알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010003255A KR20010003255A KR1019990023477A KR19990023477A KR20010003255A KR 20010003255 A KR20010003255 A KR 20010003255A KR 1019990023477 A KR1019990023477 A KR 1019990023477A KR 19990023477 A KR19990023477 A KR 19990023477A KR 20010003255 A KR20010003255 A KR 20010003255A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- etching
- alkene
- gas
- based fluorocarbon
- gas containing
- Prior art date
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 41
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 72
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 2
- -1 perfluoro compound Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HYXIRBXTCCZCQG-UHFFFAOYSA-J [C+4].[F-].[F-].[F-].[F-] Chemical compound [C+4].[F-].[F-].[F-].[F-] HYXIRBXTCCZCQG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 알켄(Alkene)계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법에 관한 것으로, 절연막의 식각공정시 사용되는 과불화화합물(perfluoro compound, 이하 PFC 라 함)과 동일한 식각특성을 갖으며 환경친화적인 대체물질인 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하여 식각속도를 향상시키고 식각정지현상을 방지하며, PFC가스를 근원적으로 사용하지 않음으로써 식각장비에 PFC처리시설을 부착할 필요가 없으므로 설비투자에 비용을 절감할 수 있는 기술이다.
Description
본 발명은 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법에 관한 것으로서, 특히 절연막을 식각하는 경우에 식각가스로 MMTCE(million metric tons of carbon equivalent)가 높은 과불화화합물(perfluoro compound, 이하 PFC 라 함)을 사용하지 않고 알켄계 불화탄소를 대체가스로 사용하여 환경오염을 억제하는 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조공정에서 층간절연막으로 사용되는 산화막은 콘택 등의 패턴을 형성하기 위해 식각공정을 반드시 거쳐야 하고, 상기 식각공정에서 주로 사용되는 식각가스는 CF4, C2F6, SF6등의 PFC계열이다.
상기 PFC계열의 식각가스는 이산화탄소에 비해 지구 온난화지수 값이 수천 ∼ 수만배 이상이기 때문에 환경에 매우 나쁜 영향을 미칠 뿐만 아니라, 이로 인하여 전세계적으로 이의 사용을 규제하려는 움직임이 확산되고 있는 실정이다.
참고로, 지난 1999년 3월에 있었던 세계 반도체협회에서 최종 합의된 한국의 PFC계열의 식각가스 감축안은 MMTCE 기준으로 2010년부터 1997년에 대비하여 10%를 감축하기로 합의되었으며, 이는 매년 PFC계열의 식각가스의 사용이 증가하는 점과 감축공정의 수가 한정되어 있다는 점에 비추어 볼 때, 시기적으로 기술적으로 PFC계열의 식각가스 사용에 대한 PFC계열의 식각가스 감축공정의 중요성을 보여주고 있다.
상기 PFC계열의 식각가스는 분자의 구조적인 측면에서 산소원자나 불포화 이중결합을 함유하지 않은 불소에 의해 포화된 상태로서 이들의 경우 지구 대기중에 방출되었을 경우 지구 복사 열 에너지를 적외선 영역에서 강한 흡수를 하여 지구온난화를 야기시켜 왔다.
또한, 상기 PFC계열의 식각가스는 수천에서 수만의 지구온난화지수(global warming potential, GWP)를 갖기 때문에 환경에 매우 나쁜 영향을 끼친다. 지구온난화지수는 이산화탄소를 1로해서 지구온난화에 영향을 미치는 정도를 나타내는 수치로 큰 값을 가질수록 지구온난화에 크게 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 지구온난화지수가 환경에 끼치는 영향을 나타낸 수치라면 MMTCE(million metric tons of Carbon equivalent)는 방출량까지 고려한 것으로 실질적으로 지구온난화에 영향을 미치는 정도를 수치화한 것다.
MMTCE = 가스방출량(㎏) × GWP × 10-9× (12/44)
예를들어 종래의 PFC계열의 식각가스 중에서 C2F6를 사용한 식각공정을 진행할 때 웨이퍼 한 장당 MMTCE가 보통 1 × 10-9정도 산정될 수 있는데, 이것은 본 공정의 지구온난화효과가 CO2가스 기준으로 약 3.6㎏ 방출되는 것과 같은 효과로서, 일반적으로 반도체 한 개의 칩을 생산하는 데에는 PFC를 20 ∼ 30번 사용해서 식각을 한다는 것을 생각할 때 지구온난화에 막대한 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 절연막의 식각가스로 알켄계 불화탄소를 사용함으로써 식각특성에 큰 변화없이 MMTCE를 감소시켜 환경오염을 억제하는 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하는 절연막의 식각방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 식각가스는 알켄계 불화탄소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.
본 발명의 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하여 종래의 모든 피식각층, 예를 들어 SiO2막 또는 SiON막 또는 Si3N4막 또는 낮은 유전율을 갖는 물질 등을 식각할 수 있다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 식각가스는 하기 화학식2 내지 화학식 8을 갖는다.
상기 알켄계 불화탄소는
<화학식 1>
CF2=CF2과,
<화학식 2>
CF3-CF=CF2과,
<화학식 3>
CF2=CF-CF=CF2과,
<화학식 4>
CF3-CF=CF-CF=CF2
를 포함한다.
이때, 식각가스로 상기 알켄계 불화탄소를 단독으로 사용하거나 2개 이상을 조합한 혼합가스를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 알켄계 불화탄소에 Ar, He, N2등의 첨가가스 및 O2, CO 등의 산소원자를 함유하는 첨가가스를 포함하여 사용할 수 있다.
절연막의 식각공정이 상기 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하여 실시되는 경우 다음과 같은 특성이 있다.
일반적으로 플라즈마 내의 평균 전자에너지는 보통 4 ∼ 10eV이고, 높은 전자 에너지 꼬리(high energy tail in electron energy distribution) 부위의 에너지는 일반적 고밀도 플라즈마에서 20eV를 넘는 반면 알켄계 불화탄소는 1eV 전후 에너지에 의해 분해되므로, 종래의 PFC계 식각가스를 이용한 플라즈마공정에서와 거의 비슷한 양의 불소라디칼이 생성된다.
따라서, 식각속도면에서는 종래 식각가스에 비해 뒤지지 않는다.
그리고, 상기 알켄계 불화탄소는 플라즈마 내에서 CF, CF2라디칼과 같은 불포화불화탄소 라디칼의 양을 다량 생성시키고, 이들은 상호간의 기체반응을 통해서 재결합되어 테프론계 식각폴리머를 생성시키므로, 보다 비등방적인 87。 이상의 버티칼한 프로파일을 형성한다. 상기 테프론계 식각폴리머는 주로 CF2라디칼으로 구성되어 있으며, 감광막이나 다결정실리콘층에 쉽게 재증착되어 식각선택비를 1.5 ∼ 2배 향상시킨다.
한편, 상기 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하는 경우 PFC계열의 식각가스보다 MMTCE를 60 ∼ 100% 감소시킬 수 있다.
상기 알켄계 불화탄소는 콘택식각, 트렌치식각, 스페이서 식각, 하드마스크 식각, 평탄화식각 등 다양한 식각공정에서 사용될 수 있다.
보다 바람직한 식각조건은 다음과 같다.
상기 식각공정은 저밀도 또는 고밀도 플라즈마 식각장비를 사용하여 실시한다. 상기 식각장비의 식각챔버내에 2 ∼ 200sccm의 알켄계 불화탄소를 플로우시키면서, 식각챔버내의 압력을 1 ∼ 100mTorr로 일정하게 유지하고, 기판온도는 0 ∼ 200℃로 유지하면서 실시한다.
여기서, 상기 알켄계 불화탄소에 Ar 또는 He 또는 N2가스등의 첨가가스를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 첨가가스는 10 ∼ 300sccm 범위에서 혼합시켜 식각장비 내에 전자밀도를 1010㎠ 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알켄계 불화탄소에 CO 또는 O2가스 등의 산소원자를 함유하는 첨가가스를 혼합하여 사용하는 경우에는 식각장비내의 전자밀도를 균일하게 하고, 플라즈마 내에서 산소와의 치환작용으로 불소라디칼의 농도를 증가시키고, 식각정지현상을 방지하기 위하여, 상기 첨가가스를 10 ∼ 200sccm 범위에서 혼합시키는 것이 바람직하다.
그리고, 식각챔버내의 RF 소오스 파워는 300 ∼ 3000W의 범위에서 조절하여 플라즈마 밀도를 유지하고, RF 바이어스 파워는 100 ∼ 3000W의 범위에서 조절하여 1000 ∼ 1500A/min의 식각속도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식각공정시 E-빔, DUV(deep ultra violet) 및 i-라인 포토레지스트를 감광막으로 사용할 수 있다.
상기한 바와같이 본 발명에 따른 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법은, 절연막의 식각공정시 사용되는 PFC계열의 식각가스와 동일한 식각특성을 가지면서도 환경친화적인 한편, 식각속도를 향상시키고 식각정지현상을 방지하며, PFC가스를 근원적으로 사용하지 않음으로써 식각장비에 PFC처리시설을 부착할 필요가 없으므로 설비투자에 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
Claims (18)
- 알켄계 불화탄소를 식각가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 알켄계 불화탄소는 식각가스로 단독으로 사용하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법
- 제 1 항에 있어서,상기 식각가스는 Ar, He 및 N2가스로 이루어진 군으로 부터 선택된 1이상의 첨가가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법
- 제 3 항에 있어서,상기 첨가가스의 유량은 10 ∼ 300sccm인 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 식각가스는 CO 및 O2가스로 이루어진 군으로 부터 선택된 1이상의 산소원자를 함유하는 첨가가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 첨가가스의 유량은 10 ∼ 200sccm인 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 고밀도 플라즈마장비를 식각장비로 사용하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 식각장비내의 플라즈마중의 평균 전자 에너지를 4 ∼ 10eV의 범위로 조절하여 실시하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 E-빔, DUV 또는 i-라인 포토레지스트를 감광막으로 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정에서 사용되는 피식각막은 SiO2막, SiON막, Si3N4막 또는 낮은 유전율을 갖는 물질인 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 식각챔버내에 상기 알켄계 불화탄소를 2 ∼ 200sccm의 범위에서 플로우시켜 실시하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 식각챔버내의 압력을 1 ∼ 100mTorr로 유지하여 실시하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 식각챔버내에 RF 소오스 파워를 300 ∼ 3000W의 범위에서 조절하여 식각속도를 유지하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 식각공정은 식각챔버내에 RF 바이어스 파워를 100 ∼ 3000W의 범위에서 조절하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스를 이용한 절연막의 식각방법.
- 알켄계 불화탄소의 화합물이 식각가스인 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스.
- 제 15 항에 있어서,상기 식각가스는 하기 화학식 1 내지 화학식 4의 화합물인 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스.<화학식 1>CF2=CF2<화학식 2>CF3-CF=CF2<화학식 3>CF2=CF-CF=CF2<화학식 4>CF3-CF=CF-CF=CF2
- 제 15 항에 있어서,상기 식각가스는 Ar , He 및 N2가스로 이루어진 군으로 부터 선택된 1이상의 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스.
- 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,상기 식각가스는 CO 또는 O2가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990023477A KR20010003255A (ko) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990023477A KR20010003255A (ko) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010003255A true KR20010003255A (ko) | 2001-01-15 |
Family
ID=19594186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990023477A KR20010003255A (ko) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010003255A (ko) |
-
1999
- 1999-06-22 KR KR1019990023477A patent/KR20010003255A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102870198B (zh) | 极低硅损失高剂量植入剥离 | |
| JP6696429B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
| TW200948934A (en) | Dry etching gas and dry etching method using the same | |
| US20140216498A1 (en) | Methods of dry stripping boron-carbon films | |
| KR20020010605A (ko) | 깊은 개구부 형성을 위한 플라즈마처리 반응실에서의실리콘층 에칭공정 | |
| JP2012238891A (ja) | ドライエッチングガスおよびドライエッチング方法 | |
| JPH01161838A (ja) | プラズマ・エツチング方法 | |
| US6428716B1 (en) | Method of etching using hydrofluorocarbon compounds | |
| US9368363B2 (en) | Etching gas and etching method | |
| JP2002016050A (ja) | ドライエッチングガスおよびドライエッチング方法 | |
| JPWO2018037799A1 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
| JP3198538B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| WO1998019332A1 (fr) | Procede de gravure a sec | |
| KR20010003255A (ko) | 알켄계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 | |
| KR20010003256A (ko) | 케톤계 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용한 절연막의 식각방법 | |
| JP7274167B2 (ja) | エッチングガス及びそれを用いたエッチング方法 | |
| US10497580B2 (en) | Plasma etching method | |
| KR20010018208A (ko) | 수소 포함 불화탄소를 포함하는 식각가스 및 이를 이용하는 절연막의 식각방법 | |
| JP3380947B2 (ja) | 低誘電率酸化シリコン系絶縁膜のプラズマエッチング方法 | |
| KR20020054660A (ko) | 식각가스 및 그를 이용한 식각방법 | |
| JP3453996B2 (ja) | 酸化シリコン系絶縁膜のプラズマエッチング方法 | |
| KR102461689B1 (ko) | 펜타플루오로프로판올(pentafluoropropanol)을 이용한 플라즈마 식각 방법 | |
| KR20020045898A (ko) | 불화 에테르 계 식각가스를 이용한 식각방법 | |
| JPH04170027A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2018032667A (ja) | プラズマエッチング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |