干蝕刻劑的制作方法
【專利摘要】提供對地球環(huán)境的影響小且具有所需要的性能的干蝕刻劑。提供一種干蝕刻劑，其分別以特定的體積%包含(A)式CaFbHc(式中，a、b和c分別表示正整數(shù)，并且滿足2≤a≤5、c＜b≥1、2a+2＞b+c、b≤a+c的關(guān)系。其中，a=3、b=4、c=2的情況除外。)所示的含氟不飽和烴、(B)選自由O2、O3、CO、CO2、COCl2、COF2、F2、NF3、Cl2、Br2、I2以及YFn(其中，Y表示Cl、Br或I。n表示1～5的整數(shù)。)組成的組中的至少一種氣體、和(C)選自由N2、He、Ar、Ne、Xe以及Kr組成的組中的至少一種氣體。
【專利說明】干蝕刻劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及含有含氟不飽和化合物的干蝕刻劑以及使用其的干蝕刻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]今時今日，在半導(dǎo)體制造中，尋求極其微細(xì)的處理技術(shù)，干蝕刻法逐漸取代濕式法成為主流。干蝕刻法是在真空空間中產(chǎn)生等離子體而在物質(zhì)表面上以分子水準(zhǔn)形成微細(xì)的圖案的方法。
[0003]在二氧化硅(SiO2)等半導(dǎo)體材料的蝕刻中，為了提高SiO2相對于用作基底材料的硅、多晶硅、氮化硅等的蝕刻速度，而使用CF4、CHF3、C2F6、C3F8、C4F8等全氟碳化物(PFC)類、氫氟碳化物(HFC)類作為蝕刻劑。
[0004]然而，這些PFC類、HFC類均為大氣壽命長的物質(zhì)，具有高全球變暖潛值(GWP)，因此在京都議定書(C0P3)中成為限制排放物質(zhì)。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，正在尋求經(jīng)濟(jì)性高、可微細(xì)化的GWP低的替代物質(zhì)。
[0005]因此，專利文獻(xiàn)I中，公開了將作為PFC類、HFC類的替代物質(zhì)的包含具有4?7個碳原子的全氟酮的反應(yīng)性氣體用作清洗氣體或蝕刻氣體的方法。然而，這些全氟酮的分解物質(zhì)中包含為數(shù)不少的高GWP的PFC或包含沸點(diǎn)較高的物質(zhì)，因此作為蝕刻氣體未必是優(yōu)選的。
[0006]專利文獻(xiàn)2中公開了將具有2?6個碳原子的氫氟醚用作干蝕刻氣體的方法，但是與專利文獻(xiàn)I同樣地，對于這些氫氟醚來說，總的來說GWP高、地球環(huán)境性方面不優(yōu)選。
[0007]另一方面，正在尋求開發(fā)具有更低的GWP且工業(yè)制造也容易的化合物，正在研究使用分子內(nèi)具有雙鍵、三鍵的不飽和氟碳化物作為蝕刻用途。作為與此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，專利文獻(xiàn)3中公開了將被蝕刻基板的溫度控制在50°C以下，將飽和或不飽和的高階鏈狀氟碳化物系化合物用作蝕刻氣體的方法，專利文獻(xiàn)4中公開了用包含CaF2a+10CF=CF2的醚類以及CF3CF=CFH, CF3CH=CF2等氟化烯烴類蝕刻Si膜、SiO2膜、Si3N4膜或高熔點(diǎn)金屬硅化物膜的方法。
[0008]另外，專利文獻(xiàn)5中公開了特征在于將六氟-2- 丁炔、六氟-1，3- 丁二烯以及六氟丙烯等用作蝕刻氣體的等離子體蝕刻方法，專利文獻(xiàn)6中公開了使用以下混合氣體蝕刻包含氮化物層的非氧化物層上的氧化物層的方法，所述混合氣體包含(a)選自由六氟丁二烯、八氟戊二烯、五氟丙烯和三氟丙炔組成的組中的不飽和氟碳化物，(b)單氟甲烷或二氟甲烷等氫氟甲烷，(C)非活性的載氣。
[0009]進(jìn)而，專利文獻(xiàn)7中，作為低k介電性材料(低相對介電常數(shù)的介電性材料)的蝕刻方法，公開了使用CF4和C4F6等非含氫的氟碳化物、作為氫氟碳化物氣體使用C2HF5、CHF3和C3HF5的例子。
[0010]進(jìn)而，非專利文獻(xiàn)I中公開了將六氟丙烯、六氟丁二烯等直鏈不飽和化合物用于氧化硅系材料層的蝕刻中。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)[0012]專利文獻(xiàn)[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特表2004-536448號公報
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開平10-140151號公報
[0015]專利文獻(xiàn)3:日本特開平4-346427號公報
[0016]專利文獻(xiàn)4:日本特開平10-223614號公報
[0017]專利文獻(xiàn)5:日本特開平9-191002號公報
[0018]專利文獻(xiàn)6:日本特表2002-530863號公報
[0019]專利文獻(xiàn)7:日本特表2007-537602號公報
[0020]非專利文獻(xiàn)
[0021]非專利文獻(xiàn)I J.Appl.phys.Vol.42，5759-5764 頁，2003 年
【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]發(fā)明要解決的問題
[0023]PFC類、HFC類由于GWP高，因此為限制對象物質(zhì)，作為它們的替代物質(zhì)的全氟酮類、氫氟醚類和氫氟乙烯基醚類由于分解物質(zhì)中包含為數(shù)不少的高GWP的PFC或制造困難、不經(jīng)濟(jì)，因此正在尋求開發(fā)對地球環(huán)境的影響小且具有所需要的性能的干蝕刻劑。
[0024]對于蝕刻性能而言，在等離子體蝕刻的情況下，例如由CF4的氣體生成F自由基，對SiO2進(jìn)行蝕刻時，各向同性地進(jìn)行蝕刻。在要求微細(xì)加工的干蝕刻中，相比于各向同性，優(yōu)選在各向異性蝕刻方面具有指向性的蝕刻劑，進(jìn)而，期望地球環(huán)境負(fù)擔(dān)小且經(jīng)濟(jì)性高的蝕刻劑。
[0025]另外，在截止至今的使用蝕刻氣體的技術(shù)中，需要如專利文獻(xiàn)5所述那樣的復(fù)雜工序或裝置、被限定的溫度條件或基板、對氣體附加振動等操作，存在工藝窗口(processwindow)狹窄的問題。
[0026]本發(fā)明的目的在于，通過將氣體的分子結(jié)構(gòu)和氣體組成優(yōu)化，來提供工藝窗口廣、無需使用特殊的裝置即可得到良好的加工形狀的干蝕刻劑以及使用其的干蝕刻方法。
[0027]用于解決問題的方案
[0028]本發(fā)明人等重復(fù)進(jìn)行了深入地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用(A)式[I]所示的含氟不飽和烴、⑶選自由 02、03、C0、C02、C0Cl2、C0F2、F2、NF3、Cl2、fc2、I2 以及 YFn(其中，Y 表示(:1、81*或1，11表示1~5的整數(shù)。)組成的組中的至少一種氣體、和(C)選自由N2、He、Ar、Ne、Xe以及Kr組成的組中的至少一種氣體作為干蝕刻劑，并且以特定的體積％的范圍使用各氣體來進(jìn)行蝕刻，能夠得到良好的加工形狀，完成了本發(fā)明。
[0029]CaFbHc[I]
[0030](式[I]中，a、b和c分別表示正整數(shù)，并且滿足2≤a≤5、c<b≥l、2a+2>b+c、b < a+c的關(guān)系。其中，a=3、b=4、c=2的情況除外。)
[0031]即，本發(fā)明提供以下[發(fā)明I]~[發(fā)明7]記載的發(fā)明。
[0032][發(fā)明I]
[0033]一種干蝕刻劑，其包含㈧式[I]所示的含氟不飽和烴；(B)選自由02、03、C0、C02、COCl2、COF2、F2、NF3、Cl2、Br2、I2 以及 YFn(其中，Y 表示 Cl、Br 或 I。η 表示 I ~5 的整數(shù)。)組成的組中的至少一種氣體；和(C)選自由Ν2、He、Ar、Ne、Xe以及Kr組成的組中的至少一種氣體，并且⑷、⑶和(C)的體積％分別為5~40%、5~40%和20~90%(其中，各氣體的體積％的總計為100%)。
[0034]CaFbHc [I]
[0035](式[I]中，a、b和c分別表示正整數(shù)，并且滿足2≤a≤5、c<b≤l、2a+2>b+c、b < a+c的關(guān)系。其中，a=3、b=4、c=2的情況除外。)
[0036][發(fā)明2]
[0037]根據(jù)發(fā)明I所述的干蝕刻劑，其中，含氟不飽和烴為1，2，3，3，3_五氟丙烯或1，1,3, 3，3-五氟丙烯。
[0038][發(fā)明3]
[0039]根據(jù)發(fā)明I或2所述的干蝕刻劑，其中，還原性氣體還包含選自由H2、CH4, C2H2,C2H4, C2H6, C3H4, C3H6, C3H8, HF、H1、HBr、HCl、CO、NO 以及 NH3 組成的組中的至少一種氣體。
[0040][發(fā)明4][0041]根據(jù)發(fā)明I~3中任一項所述的干蝕刻劑，其還包含選自由CF4、CF3H、CF2H2、CFH3、C2F6, C2F4H2, C2F5H, C3F8, C3F7H, C3F6H2, C3F5H3^ C3F4H4, C3F3H5, C3F5H, C3F3H, C3ClF3H, C4F8, C4F6,C5F8以及C5Fltl組成的組中的至少一種氣體。
[0042][發(fā)明5]
[0043]一種干蝕刻方法，其使用將發(fā)明I~4中任一項所述的干蝕刻劑等離子體化而得到的等離子體氣體，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料。
[0044][發(fā)明6]
[0045]一種干蝕刻方法，其使用㈧1，2，3，3，3-五氟丙烯、⑶選自由H2、02、C0以及COF2組成的組中的至少一種以上氣體和Ar，使⑷、⑶和Ar的體積流量比分別為5~40%、5~40%和20~90%(其中，各氣體的體積流量比的總計為100%)，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料。
[0046][發(fā)明7]
[0047]一種干蝕刻方法，其使用㈧1，I, 3，3，3-五氟丙烯、⑶選自由H2、02、C0以及COF2組成的組中的至少一種以上氣體和Ar，使⑷、⑶和Ar的體積流量比分別為5~40%、5~40%和20~90%(其中，各氣體的體積流量比的總計為100%)，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料。
[0048]如前所述，已知使用1，I, I, 2，3-五氟丙烯、六氟-2- 丁炔、六氟_1，3_ 丁二烯和六氟丙烯等作為蝕刻氣體。這些含氟不飽和烴從其自身具有許多氟原子、對氧化硅系材料具有高的蝕刻速度方面考慮，作為乍一看優(yōu)選的方法而被列舉。
[0049]另外，對于作為本發(fā)明的對象化合物的1，2，3，3，3-五氟丙烯和1，I, 3，3，3_五氟丙烯而言，雖然專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中進(jìn)行了公開，但是實(shí)際上即使考慮使用這些含氟不飽和烴進(jìn)行蝕刻的實(shí)施例，本發(fā)明的對象化合物究竟具有何種程度的選擇比或者對于各種材料是否具有可以在工業(yè)上采用程度的蝕刻速度還完全不清楚。
[0050]然而，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過使含氟不飽和烴與添加氣體(02、&等)以及非活性氣體(He、Ar等)共存并且使用特定量的添加氣體進(jìn)行蝕刻，對硅系材料層的選擇性高且能夠以高的蝕刻速度有效地進(jìn)行蝕刻。[0051]發(fā)明的效果
[0052]本發(fā)明的干蝕刻劑由于分子內(nèi)具有I個不飽和雙鍵，因此在大氣中通過OH自由基等分解的分解性高，在推動溫室效應(yīng)方面，也明顯比CF4、CF3H等PFC類或HFC類低，在作為干蝕刻劑的情況下，起到對環(huán)境的負(fù)擔(dān)小的效果。
[0053]進(jìn)一步，通過在這些蝕刻劑中混合含氧氣體、含鹵素氣體等氧化性氣體、還原性氣體，可以飛躍性地拓寬工藝窗口，還可應(yīng)對要求側(cè)蝕刻率小、高深寬比(high aspectratio)的加工而無需特殊的基板的激發(fā)操作等。
[0054]如此，本發(fā)明中使用的蝕刻劑在工業(yè)方面、地球環(huán)境方面均非常具有優(yōu)勢性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1為本發(fā)明中使用的實(shí)驗裝置的示意圖。
[0056]圖2為表示通過蝕刻處理得到的、硅晶圓上的開口部的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下對本發(fā)明的干蝕刻劑進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，本發(fā)明的范圍不被這些說明所限制，對于以下的例示以外，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更來實(shí)施。另外，本說明書中引用的全部出版物，例如現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)、以及公開公報、專利公報、其它專利文獻(xiàn)也作為參照弓I入本說明書中。
[0058]本發(fā)明中使用的干蝕刻劑包含前述(A)的式[I]表示的含氟不飽和烴、和前述(B)以及(C)的各種氣體(詳細(xì)說明如后所述)。
[0059]作為式[I]表示的含氟不飽和烴的具體例，只要式[I]中的a、b、c滿足規(guī)定的條件則沒有特別限制，可列舉出1，2，2-三氟-1-乙烯(C2F3H)U, 1，3，3，3-五氟丙烯(C3F5H)、1，2，3，3，3-五氟丙烯(C3F5H)U, 1，2，3，3-五氟丙烯(C3F5H)U, I, 1，3，4，4，4-七氟 ~2~ 丁烯(C4F7H)、I, I, 3, 3, 4, 4, 4-七氟-1- 丁烯(C4F7H)、I, 2, 3, 3, 4, 4, 4-七氟-1- 丁烯(C4F7H)、1，1，1，2，4，4，4-七氟-2- 丁烯(C4F7H)、1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯(C5F9H)、1，I, 3，3，4，4，5，5，5-九氟-1-戊烯(C5F9H)U, I, I, 3，4，4，5，5，5-九氟-2-戊烯(C5F9H)、1,2, 3，3,4, 4，5，5，5-九氟-1-戊烯(C5F9H)U, I, 1,2,4, 4，5，5，5-九氟-2-戊烯(C5F9H)等。
[0060]需要說明的是，上述含氟不飽和烴中，碳原子數(shù)為3以上的化合物有時存在立體異構(gòu)體、即反式體(E體)和順式體(Z體)。本發(fā)明中可以使用任一種異構(gòu)體或者兩者的混合物。
[0061]上述含氟不飽和烴中，任一種化合物均可以優(yōu)選用于本發(fā)明，但從化合物的制備以及獲得容易程度等考慮，優(yōu)選使用碳原子數(shù)較小的化合物，即式[I]中a=2?4、b=3?
7、c=l的化合物，具體而言，優(yōu)選使用1，2，2-三氟-1-乙烯(C2F3H)、I, I, 3，3，3-五氟丙烯(C3F5H)、1，2，3，3，3-五氟丙烯(C3F5H)U, 1，2，3，3-五氟丙烯(C3F5H)U, I, 1，3，4，4，4-七氟 ~2~ 丁烯(C4F7H)、I, I, 3, 3, 4, 4, 4-七氟-1- 丁烯(C4F7H)、I, 2, 3, 3, 4, 4, 4-七氟-1- 丁烯(C4F7H)U, I, 1,2,4, 4, 4-七氟-2-丁烯(C4F7H)。進(jìn)一步，特別優(yōu)選使用如本申請實(shí)施例中所列舉出的式[I]中、a=3、b=5、c=l的化合物，即I, 1,3, 3，3-五氟丙烯(C3F5H)U, 2，3，3，3-五氟丙烯(C3F5H)。
[0062]需要說明的是，上述含氟不飽和烴可以使用以往公知的方法來制造。例如，對于1，I, 3，3，3-五氟丙烯和1，2，3，3，3-五氟丙烯而言，可以通過日本特開2006-193437號公報和日本特開2009-091301號公報中記載的方法來制備。
[0063]本發(fā)明中使用的含氟不飽和烴具有下述特征:分子中具有雙鍵，該雙鍵通過單鍵與三氟甲基(CF3基)相連，由此高頻率地產(chǎn)生蝕刻效率高的CF3+離子，另一方面雙鍵部分進(jìn)行高分子化而沉積。
[0064]為了使蝕刻劑中的碳原子通過進(jìn)行高分子化而防止非選擇性蝕刻被蝕刻材料的側(cè)壁，優(yōu)選蝕刻劑中的F/C比(氟原子與碳原子的存在比)盡可能接近I。
[0065]對于本發(fā)明中使用的含氟不飽和烴而言，由于分子中的F/C比小、為1.5?1.8，被蝕刻材料的側(cè)壁容易通過高分子的沉積而被保護(hù)，因此認(rèn)為相對于F自由基實(shí)現(xiàn)的各向同性地蝕刻，各向異性蝕刻的選擇性升高。
[0066]本發(fā)明的蝕刻方法能夠在各種干蝕刻條件下實(shí)施，可根據(jù)對象膜的物性、生產(chǎn)率、微細(xì)精度等添加各種添加劑。
[0067]接著，對與式[I]所示的含氟不飽和烴一起使用的各種氣體的種類進(jìn)行說明。
[0068]本發(fā)明中使用的蝕刻劑是分別以優(yōu)選的體積％的范圍混合㈧含氟不飽和烴、(B)選自由 O2、O3、CO、CO2、COCl2、COF2、F2、NF3、Cl2、、I2 以及 YFn (其中，Y 表示 Cl、Br 或 I。η表示I?5的整數(shù)。)組成的組中的至少一種氣體(本說明書中有時將該氣體組稱為“氧化性氣體”、“含氧氣體”、“含鹵素氣體”。)和(C)選自由N2' He、Ar、Ne、Xe以及Kr組成的組中的至少一種氣體(本說明書中有時將該氣體組稱為“非活性氣體”)而成的。
[0069]對于上述(B)的氣體而言，以生產(chǎn)率和蝕刻速度的提高為目的，尤其是從可以進(jìn)一步加速金屬的蝕刻速度方面考慮，優(yōu)選為02、C0和COF2，特別優(yōu)選為02。添加氧氣時可選擇性地加速金屬的蝕刻速率。即，可以顯著提高金屬相對于氧化物的蝕刻速度的選擇比，能夠進(jìn)行金屬的選擇蝕刻。
[0070]這些氧化性氣體的添加量取決于輸出等的裝置的形狀、性能或?qū)ο竽ぬ匦?，通常為含氟不飽和烴流量的1/10倍?30倍，優(yōu)選為1/10倍?20倍。以超過30倍的量添加時，有時會有損含氟不飽和烴的優(yōu)異的各向異性蝕刻性能，以少于1/10的量添加時，有時含氟不飽和烴進(jìn)行高分子化而成的沉積物顯著增加。
[0071]對于上述(C)的氣體而言，還可以用作稀釋劑，特別是Ar的情況下，通過與式[I]表示的含氟不飽和烴的協(xié)同效應(yīng)而能得到更高的蝕刻速率。
[0072]非活性氣體的添加量取決于輸出、排氣量等的裝置的形狀、性能或?qū)ο竽ぬ匦?，?yōu)選為式[I]表示的含氟不飽和烴流量的I?50倍。
[0073]需要說明的是，對于本發(fā)明中的各種氣體而言，可以混合、添加上述(B)以及(C)的氣體中的一種或兩種以上。
[0074]如此，本發(fā)明中使用的干蝕刻劑包含式[I]表示的含氟不飽和烴、O2等氧化性氣體以及Ar等非活性氣體，以下表示該蝕刻劑中的優(yōu)選組成和體積％。需要說明的是，各氣體的體積％的總計為100%。
[0075]例如，含氟不飽和烴、氧化性氣體以及非活性氣體共存情況下的體積％例如優(yōu)選為該不飽和烴:氧化性氣體:非活性氣體=1?45%:1?50%: 5?98%，進(jìn)一步特別優(yōu)選為4 ?40%:4 ?45%: 15 ?92%。
[0076]例如，如后述的實(shí)施例所示，包含順式-1，2，3，3，3-五氟丙烯或1，I, 3，3，3_五氟丙烯、氧化性氣體和氬氣，它們的體積％分別為5~40%、5~40%和20~90%的干蝕刻劑，由于對于各膜種類能夠以高深寬比和低側(cè)蝕刻率來進(jìn)行蝕刻，因此作為特別優(yōu)選方式之一而被列舉出。
[0077]需要說明的是，氧化性氣體或者非活性氣體分別混合兩種以上時，調(diào)整各自的體積比以滿足前述比率即可。
[0078]另外，CF4、CF3H'CF2H2' CFH3> C2F6' C2F4H2' C2F5H' C3F8' C3F7H, C3F6H2' C3F5H3^ C3F4H4'C3F3H5' C3F5H' C3F3H' C3ClF3H' C4F8' C4F6' C5F8' C5F10 等氣體可以改變蝕刻氣體的 F/C 比。這些化合物的添加量優(yōu)選為不會阻礙選擇性蝕刻地改變F/C比的量，期望相對于含氟不飽和烴為0.01~2倍體積。
[0079]另外，在希望降低用于促進(jìn)各向同性地蝕刻的F自由基的量時，添加例如CH4、C2H2' C2H4' C2H6' C3H4' C3H6' C3H8' HF、H1、HBr、HCl、NO、NH3> H2 的還原性氣體是有效的。
[0080]還原性氣體的添加量過多時，有時發(fā)揮蝕刻作用的F自由基量顯著降低、生產(chǎn)率降低。特別是添加H2和C2H2時，SiO2的蝕刻速度不變但Si的蝕刻速度降低，選擇性變高，因此相對于基底硅，可選擇性地蝕刻Si02。
[0081]接著，對使用了本發(fā)明的干蝕刻劑的蝕刻方法進(jìn)行說明。
[0082]本發(fā)明的干蝕刻劑可適用于在硅晶圓、金屬板、玻璃、單晶、多晶等基板上層疊的B、P、W、S1、T1、V、Nb、Ta、Se、Te、Mo、Re、Os、Ru、Ir、Sb、Ge、Au、Ag、As、Cr 及其化合物的蝕刻等各種被加工物，所述化合物具體而言為氧化物、氮化物、碳化物、氟化物、氧氟化物、硅化物及它們的合金。
[0083]特別是，可有效適用于半導(dǎo)體材料。作為半導(dǎo)體材料，可列舉出例如硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化氟化硅和碳化氧化硅等硅系材料，鎢、錸以及它們的硅化物、鈦和氮化鈦、釕、娃化釕和氮化釕、鉭、氧化`鉭和氟氧化鉭(tantalum oxyfluoride)、以及鉿、氧化鉿、娃氧化給(hafnium oxysilicide)和給錯氧化物(hafmium zirconium oxide)等。
[0084]另外，使用了本發(fā)明的干蝕刻劑的蝕刻方法，可以不限定于反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、電子回旋共振(ECR)等離子體蝕刻和微波蝕刻等各種蝕刻方法以及反應(yīng)條件來進(jìn)行。本發(fā)明中使用的蝕刻方法如下進(jìn)行:在蝕刻處理裝置內(nèi)產(chǎn)生作為對象的丙烯類的等離子體，對處于裝置內(nèi)的對象的被加工物的規(guī)定部位進(jìn)行蝕刻。例如在半導(dǎo)體的制造中，在硅晶圓上形成硅系氧化物膜或氮化硅膜等、在上部涂布設(shè)置有特定開口部的抗蝕劑，按照去除硅系氧化物或氮化硅膜的方式蝕刻抗蝕劑開口部。
[0085]對于進(jìn)行蝕刻時的等離子體發(fā)生裝置沒有特別限定，例如優(yōu)選使用高頻感應(yīng)方式以及微波方式的裝置等。
[0086]對于進(jìn)行蝕刻時的壓力，為了有效地進(jìn)行各向異性蝕刻，優(yōu)選在氣體壓力為
0.133~133Pa的壓力下進(jìn)行。低于0.133Pa的壓力時，有時蝕刻速度變慢，另一方面，超過133Pa的壓力時，有時會有損抗蝕劑選擇比。
[0087]對于進(jìn)行蝕刻時的含氟不飽和烴、氧化性氣體以及非活性氣體各自的體積流量比率，可用與前述體積％相同的比率進(jìn)行蝕刻。
[0088]另外，所使用的氣體流量根據(jù)蝕刻裝置的尺寸而異，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)該裝置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
[0089]另外，進(jìn)行蝕刻時的溫度優(yōu)選為300°C以下，特別是為了進(jìn)行各向異性蝕刻，希望設(shè)定為240°C以下。超過300°C的高溫時，各向同性地進(jìn)行蝕刻的傾向趨強(qiáng)，有時無法得到所需要的加工精度，另外，有時抗蝕劑被顯著地蝕刻。
[0090]對進(jìn)行蝕刻處理的反應(yīng)時間沒有特別限定，優(yōu)選大概為5分鐘?30分鐘左右。然而，由于該反應(yīng)時間取決于蝕刻處理后的過程，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員可邊觀察蝕刻的狀況邊做適當(dāng)調(diào)整。
[0091]需要說明的是，通過與前述還原性氣體等混合而使用或?qū)毫?、流量、溫度等最?yōu)化，在例如加工接觸孔時，可提高硅和硅氧化膜的蝕刻速度的選擇性。
[0092]實(shí)施例
[0093]以下，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限定。
[0094]將本發(fā)明的干蝕刻劑適用于接觸孔加工中，蝕刻層間絕緣膜(SiO2)或者氮化硅膜的例子以下表示為實(shí)施例1?實(shí)施例12。另外，作為比較例，將分別使用作為全氟碳化物的CF4, F2以及同時為二烯烴的C4F6(CF2=CF-CF=CF2)的例子表示為比較例I?比較例12。
[0095]另外，本實(shí)施例中使用的實(shí)驗裝置的示意圖如圖1所示。
[0096]從與腔室I內(nèi)的上部電極5連接的氣體導(dǎo)入口 6導(dǎo)入工藝氣體后，將腔室I內(nèi)壓力設(shè)定為IPa，利用高頻電源3(13.56MHz,0.22ff/cm2)激發(fā)工藝氣體生成活性種，將該活性種供給至設(shè)置在下部電極4上的試樣8，從而進(jìn)行蝕刻。
[0097]作為試樣8，使用在單晶硅晶圓上形成5 μ m的SiO2膜或氮化硅膜，在膜上涂布設(shè)置有線寬0.3μπι的開口部的抗蝕劑而成的試樣。對于試樣8，利用C4F6、CF4, F2、順式-1，2，3，3，3-五氟丙烯(以下簡稱為1225ye (Z))或者1，I, 3，3，3-五氟丙烯(以下簡稱為1225zc)與氧氣、氫氣或者IS氣的混合氣體以后述表I記載的氣體流量，在工藝壓力IPa下進(jìn)行30分鐘蝕刻。蝕刻處理后，對硅晶圓截面進(jìn)行SEM(掃描電子顯微鏡)觀察，對蝕刻速度、深寬比以及側(cè)蝕刻(側(cè)壁的切削量)與開口部線寬的比率進(jìn)行比較。如圖2所示，側(cè)蝕刻率R(%)以R=(a/b) X 100表示。
[0098]蝕刻試驗結(jié)果如表I所示。
[0099][表 I]
[0100]
【權(quán)利要求】
1.一種干蝕刻劑，其包含(A)式[I]所示的含氟不飽和烴；(B)選自由02、O3> CO、CO2,C0Cl2、C0F2、F2、NF3、Cl2、Br2、I2以及YFn組成的組中的至少一種氣體，其中Y表示Cl、Br或I，η表示I~5的整數(shù)；和(C)選自由N2、He、Ar、Ne、Xe以及Kr組成的組中的至少一種氣體，并且⑷、⑶和(C)的體積％分別為5~40%、5~40%和20~90%，其中，各氣體的體積％的總計為100%，
CaFbHc [I] 式[I]中，a、b和c分別表示正整數(shù)，并且滿足2≤a≤5、c<b≤l、2a+2 > b+c、b ≤ a+c的關(guān)系,其中，a=3、b=4、c=2的情況除外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻劑，其中，含氟不飽和烴為1，2，3，3，3-五氟丙烯或1，1,3, 3，3-五氟丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干蝕刻劑，其中，還原性氣體還包含選自由H2、CH4、C2H2、C2H4, C2H6, C3H4, C3H6, C3H8, HF、H1、HBr、HCl、CO、NO 以及 NH3 組成的組中的至少一種氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的干蝕刻劑，其還包含選自由CF4、CF3H,CF2H2,CFH3、C2F6, C2F4H2, C2F5H, C3F8, C3F7H, C3F6H2, C3F5H3、C3F4H4, C3F3H5, C3F5H, C3F3H, C3ClF3H, C4F8,C4F6, C5F8以及C5Fltl組成的組中的至少一種氣體。
5.一種干蝕刻方法，其使用將權(quán)利要求1~4中任一項所述的干蝕刻劑等離子體化而得到的等離子體氣體，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料。
6.一種干蝕刻方法，其使用(A) I, 2，3，3，3-五氟丙烯、(B)選自由H2、02、CO以及COF2組成的組中的至少一種以上氣體和Ar，使⑷、⑶和Ar的體積流量比分別為5~40%、5~40%和20~90%，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料,其中，各氣體的體積流量比的總計為100%。
7.一種干蝕刻方法，其使用㈧1，I, 3，3，3-五氟丙烯、(B)選自由H2、02、CO以及COF2組成的組中的至少一種以上氣體和Ar，使⑷、⑶和Ar的體積流量比分別為5~40%、5~40%和20~90%，選擇性地蝕刻選自由二氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅以及碳化硅組成的組中的至少一種硅系材料,其中， 各氣體的體積流量比的總計為100%。
【文檔編號】H01L21/3065GK103718277SQ201280037156
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月27日
【發(fā)明者】菊池亞紀(jì)應(yīng), 梅崎智典, 日比野泰雄, 毛利勇, 岡本覺 申請人:中央硝子株式會社