WO1998019331A1 - Composition de gaz pour gravure a sec et procede de gravure a sec - Google Patents

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Akira Sekiya
Toshiro Yamada
Kuniaki Goto
Tetsuya Takagaki
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ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION OF JAPAN
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Definitions

  • the present invention relates to a gas composition for dry etching containing a fluorocarbon gas, and a dry etching method using the same. More specifically, the present invention relates to a dry etching gas composition and a dry etching method which can perform high-speed etching and exhibit excellent selectivity to a protective film such as a photoresist and polysilicon.
  • Dry etching technology is being improved daily as a very important technology for forming such fine patterns for high integration on a silicon wafer.
  • gas containing a large amount of fluorine atoms has been used as an etching gas in order to generate reactive species containing fluorine by plasma discharge or the like.
  • the fluorine-containing etching gas include highly-fluorinated gases such as carbon tetrafluoride, sulfur hexafluoride, nitrogen trifluoride, carbon trifluoride bromide, trifluoromethane, hexafluoromethane, and propane octafluoride. Compounds are mentioned.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 4-170706 discloses that the temperature of a substrate to be etched is controlled to 50 ° C. or less by using a gas containing an unsaturated fluorocarbon such as perfluoropropene and perfluorobutene. A technique of etching a silicon compound while etching is disclosed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • Hei 4-258117 discloses cyclic saturated compounds such as perfluorocyclopropane, perfluorocyclobutane, perfluorocyclobutene, and perfluorocyclopentene.
  • cyclic saturated compounds such as perfluorocyclopropane, perfluorocyclobutane, perfluorocyclobutene, and perfluorocyclopentene.
  • a technique of etching using a gas containing a cyclic unsaturated fluorocarbon while controlling the temperature of the substrate to be etched to 50 ° C. or lower.
  • An object of the present invention is to provide high selectivity to a photoresist and a protective film such as polysilicon in view of the state of the prior art as described above, and to perform high-speed etching.
  • Another object of the present invention is to provide a gas composition for dry etching which can achieve a good etching effect without the risk of forming a thin film polymer precipitate.
  • Another object of the present invention is to provide an industrial process using such a dry etching gas composition. It is an object of the present invention to provide a method of dry etching which is advantageous.
  • the present inventors have repeatedly performed dry etching of a silicon compound using an etching gas containing various saturated and unsaturated, and linear and cyclic fluorine compounds.
  • an etching gas containing a perfluorocycloolefin such as that described above is used, and a small amount of oxygen gas or a gaseous oxygen-containing compound is contained in the etching gas, there is no possibility of generating an undesirable thin film polymer precipitate, It has been found that dry etching can be achieved at high rates and with high photoresist and polysilicon selectivities.
  • perfluorocycloolefin is selected from the group consisting of 1 to 40 mol% of oxygen gas and gaseous oxygen-containing compound based on the perfluorocycloolefin.
  • a dry etching gas composition comprising at least one oxygen component is provided.
  • perfluorocycloolefin at least one oxygen selected from the group consisting of 1 to 40 mol% of oxygen gas and a gaseous oxygen-containing compound based on the perfluorocycloolefin.
  • a dry etching method characterized by performing dry etching using a gas composition containing components.
  • the gas composition for dry etching used in the present invention is characterized by containing perfluorocycloolefin.
  • perfluorocycloolefin there is no particular limitation on the perfluorocycloolefin, but when the number of carbon atoms is usually 3 to 8, preferably 4 to 6, and more preferably 5, the selectivity of the dry etching rate is sufficiently excellent, and It is suitable because there is no problem in polymerizability and volatility.
  • Such perfluorocycloolefins include, for example, perfluoropropene, perfluorocyclobutene, perfluorocyclopentene, perfluorocyclohexene, perfluorocycloheptene, and perfluorocycloheptene.
  • Octene perfluoro-1-methylcyclobutene, perfluoro-3-methylcyclobutene, perfluoro-1-methylcyclopentene, —Fluoro-3-methylcyclopentene and the like.
  • perfluorocyclobutene, perfluorocyclopentene and perfluorocyclohexene are preferred, and perfluorocyclopentene is most preferred.
  • perfluorocycloolefins can be used alone or in combination of two or more.
  • perfluoroolefins other than perfluorocycloolefin that is, linear unsaturated perfluorocarbon, and / or perfluoroalkane and Z or perfluorocycloalphin are used in combination.
  • the purpose of the present invention cannot be achieved if a large amount of these fluorocarbons are used in combination, so that the amount is usually 30% by weight or less of the total amount of fluorocarbon, It is preferably at most 20% by weight, more preferably at most 10% by weight.
  • the gas composition for dry etching used in the present invention contains at least one oxygen component selected from oxygen gas and a gaseous oxygen-containing compound in addition to perfluorocycloolefin.
  • gaseous oxygen-containing compound refers to an oxygen-containing compound that is gaseous under etching conditions.
  • an oxygen-containing compound include carbon oxides such as carbon monoxide and carbon dioxide. Gas, nitrogen oxide gas, and sulfur oxide gas. Among these oxygen components, oxygen gas is preferable. By blending oxygen gas and / or gaseous oxygen-containing compounds, higher photoresist selectivity and polysilicon selectivity can be obtained, and higher speeds than without these. Etching becomes possible.
  • the oxygen gas and the gaseous oxygen-containing compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the oxygen component is 1 to 40 mol, preferably 3 to 30 mol, more preferably 5 to 15 mol, based on 100 mol of perfluorocycloolefin. If the amount of the oxygen component is too small, it is difficult to achieve the desired high-speed etching and high selectivity to photoresist and selectivity to polysilicon. Conversely, if the amount is excessive, only the oxidation reaction of the etching gas easily proceeds under the plasma irradiation, and it becomes difficult to perform etching on the target substrate material to be etched.
  • the gas composition for dry etching used in the present invention may contain Various gases can be contained in addition to fluorocyclorefin and oxygen gas and Z or a gaseous oxygen-containing compound.
  • gases can be contained in addition to fluorocyclorefin and oxygen gas and Z or a gaseous oxygen-containing compound.
  • gases can be contained in addition to fluorocyclorefin and oxygen gas and Z or a gaseous oxygen-containing compound.
  • gases include nitrogen gas, argon gas, hydrogen gas, and chlorine gas. These gases may be used alone
  • the amount of gas to be added depends on the degree of influence of the gas on the material to be etched, but is usually 40 parts by weight or less, preferably 3 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of perfluorocycloolefin. It is selected in the range of parts by weight.
  • a hydrofluorocarbon gas can be added to the gas composition for dry etching containing perfluorocycloolefin, used in the present invention.
  • Hydride fluorocarbon gas is added for the purpose of adjusting the amount ratio of fluorine atoms to hydrogen atoms, and is not particularly limited as long as it has volatility, but is usually linear or branched. Alternatively, it is selected from compounds in which at least half of the hydrogen atoms of the cyclic saturated hydrocarbon have been replaced with fluorine.
  • Such saturated hydrofluorocarbon gases include, for example, trifluoromethane, pentafluoroethane, tetrafluoroethane, hepfluorofluoropropane, hexafluoropropane, pentafluorofluoropropane, nonafluorobutane, and Fluorobutane, Heptafluorobutane, Hexafluorobutane, Ndecafluoropentane, Decafolopentane, Nonafluoropentane, Octafluoropentane, Tridekafluohexane, De Hexafluorohexane, dexafluorohexane, heptafluorocyclobutane, nonafluorocyclobutane, nonafluorocyclopentane, octafluorocyclopentane, hepfluorofluorocyclopentane, and the like.
  • the amount of the fluorinated carbon gas added depends on the material to be etched. Although it depends on the degree of the effect, it is usually 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less, of the whole gas composition for dry etching containing perfluorocycloolefin.
  • the substrate to be etched is a substrate provided with a thin film layer of a material to be etched on a substrate such as a glass substrate, a silicon single crystal wafer, or gallium arsenide.
  • a substrate such as a glass substrate, a silicon single crystal wafer, or gallium arsenide.
  • the material to be etched include silicon oxide, silicon nitride, aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, titanium, chromium, chromium oxide, and gold.
  • a wafer provided with a silicon oxide or aluminum thin film is preferably used.
  • the protective film provided thereon include photoresist and polysilicon.
  • the pressure at the time of etching the etching gas composition does not need to be selected in a special range.
  • the gas composition is placed in a vacuum-degassed etching apparatus at 10 torr. ⁇ 1 0 - introducing to a pressure of about 5 torr. Preferably it is 10 -2 torr to l0-storr.
  • the dry etching method of the present invention can be performed according to a conventional method.
  • the ultimate temperature of the substrate to be etched is usually from 0 ° C to about 300 ° C, preferably from 60 ° C to 250 ° C, more preferably from 80 ° C to 200 ° C. It is.
  • the etching time is about 10 seconds to 10 minutes.
  • high-speed etching is possible, so that it is preferably 10 seconds to 3 minutes from the viewpoint of improving productivity.
  • Density of the plasma to be irradiated in the etching is not to be particularly limited, low density or high-density regions, ie, it is a suitably selected child in the range of 1 0 8 ⁇ 1 O ⁇ c m- 3.
  • a silicon wafer with a diameter of 150 mm with a silicon oxide film formed on the surface is set in a parallel plate type plasma etching system (TUE type, manufactured by Tokyo Ohkasha). After evacuating, a gas composition for etching containing perfluorocycloolefin and the amount of oxygen gas shown in Table 1 was introduced at 5 Om 1 Z (gas temperature 20 ° C.). Fluorocyclopentene was used as fluorofluorene. And a 20 ° C a and original silicon wafer first temperature to 30 OMMT orr the pressure in the system, the plasma of the plasma density 10 9 cm- 3 was irradiated for 60 seconds was etched experiment. Measurement of Etching speed was five points of measurement points on the wafer one center, and 35 mm and 65 mm from the center along the diameter of the wafer one to each side of the silicon oxide (S i 0 2).
  • the etching speed at each measurement point under each condition (the etching speed at the above five measurement points on the wafer diameter was sequentially set to the etching speed 11 to the etching speed -5) was measured. It was shown to.
  • the etching rates of the photoresist (PR) and the polysilicon (Po1y-Si) were measured under the same etching conditions as above except that the plasma irradiation time was changed, and these were measured together with the silicon oxide.
  • the selectivity was calculated from the following formula, and the results are shown in Table 1.
  • Dry etching was performed in the same manner as in Examples 1 and 2, except that the perfluorocycloolefin included in the etching gas composition was changed to carbon tetrafluoride, which has been conventionally used as an etching gas. The results are shown in Table 1. Industrial applicability
  • the present invention by performing dry etching using perfluorocycloolefin and an etching gas containing a specific amount of oxygen gas and Z or a gaseous oxygen-containing compound, high-speed etching becomes possible and a high etching rate is obtained. Polysilicon selectivity and high photoresist selectivity are achieved. In addition, it is possible to completely avoid the generation of undesirable thin film polymer precipitates during etching. Further, since there is no need to cool the wafer, it is not necessary to use a special etching apparatus having an internal cooling means connected to an external cooling apparatus, which is industrially remarkably advantageous.

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

明細書 ドライエッチング用ガス組成物およびドライエッチング方法
技術分野
本発明は、 フルォロカーボンガスを含むドライエッチング用ガス組成物、 およ びそれを用いるドライエッチング方法に関する。 より詳しくは、 高速エッチング が可能で、 且つフォトレジストおよびポリシリコンなどの保護膜に対し優れた選 択性を示すドライエッチング用ガス組成物およびドライエツチング方法に関する 背景技術
近年のエレクトロ二クスの急速な進歩の大きな一因として、 極めて高集積化さ れた半導体デバイスの実用化が挙げられる。 ドライエッチング技術は、 こうした 高集積化のための微細なパターンをシリコンウェハ一上に形成するうえで極めて 重要な技術として日々改良がなされている。
このドライエッチングでは、 プラズマ放電などによりフッ素を含む反応活性種 を生成させるため、 エッチングガスとしてフッ素原子を多く含むガス類が用いら れてきた。 フッ素含有エッチングガスとしては、 例えば、 四フッ化炭素、 六フッ 化硫黄、 三フッ化窒素、 三フッ化臭化炭素、 トリフルォロメタン、 六フッ化工夕 ン、 八フッ化プロパンなどの高度にフッ素化された化合物が挙げられている。 ところで、 地球環境を保全しょうという取り組みが国際的に進められており、 特に地球の温暖化防止策は大きな課題になっている。 例えば、 I P C C (気候変 動に関する政府間パネル） においては、 国際的な合意事項の中に二酸化炭素の排 出量の総量規制が盛り込まれている。 こうした状況下において、 従来利用されて きた高度にフッ素化された化合物も、 その長い大気寿命と大きな地球温暖化係数 のため地球温暖化防止の観点から代替物の探索の必要性が指摘されるようになつ てきた。 上記のエッチング用ガスにおいても、 四フッ化炭素、 六フッ化工タンお よび六フッ化硫黄の大気寿命はそれぞれ 5 0， 0 0 0年、 1 0 , 0 0 0年および 3， 2 0 0年と長いことが示されており、 赤外線吸収量も多く、 地球温暖化への 影響が大きいことが知られている。 こうした地球温暖化への影響を解決し、 しか も従来のエッチング用ガスの性能と比較して遜色のない新たなエツチング用ガス を用いたエッチング方法の開発が望まれている。
一方、 ドライエッチングにおいて、 フォトレジストおよびポリシリコンなどの 保護膜に対する選択性を高める方法が種々提案されている。 例えば、 特開平 4一 1 7 0 0 2 6号公報には、 パ一フルォロプロペン、 パ一フルォロブテンのような 不飽和フルォロカーボンを含むガスを用いて被エッチング基体の温度を 5 0 °C以 下に制御しながらシリコン化合物をエッチングする技術が開示されている。 さら に、 特開平 4一 2 5 8 1 1 7号公報には、 パ一フルォロシクロプロパン、 パ一フ ルォロシクロブタン、 パーフルォロシクロブテン、 パ一フルォロシクロペンテン などの環状飽和または環状不飽和フルォロカーボンを含むガスを用いて、 同様に 被エッチング基体の温度を 5 0 °C以下に制御しながらエッチングする技術が開示 されている。
しかしながら、 上記公開公報に記載されるようなドライエツチング技術では、 ドライエッチング条件によってはエッチングガスがブラズマ放電によつて充分に 分解せずに基体上で重合して褐色の薄膜状重合体析出物を生成させたり、 また、 エッチング速度ゃフォトレジストおよびポリシリコンなどの保護膜に対する選択 性が低いという問題点がある。 発明の開示
本発明の目的は、 上記のような従来技術の状況に鑑み、 フォトレジストおよび ポリシリコンなどの保護膜に対し高い選択性を示し、 且つ高速でエッチングする ことができ、 しかも、 エッチング工程において基体上に薄膜状重合体析出物を生 成するおそれがない、 良好なエツチング効果を達成することができるドライエツ チング用ガス組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、 そのようなドライエッチング用ガス組成物を用いて工業 的有利にドライエツチングする方法を提供することにある。
本発明者らは、 種々の飽和および不飽和、 ならびに直鎖状および環状のフッ素 化合物を含むエッチングガスを用いてシリコン化合物のドライエッチングを繰返 した結果、 意外にも、 パ一フルォロシクロペンテンのようなパ一フルォロシクロ ォレフィンを含むエッチングガスを用い、 且つエッチング用ガスに少量の酸素ガ スまたはガス状酸素含有化合物を含有せしめると、 好ましからざる薄膜状重合体 析出物を生成するおそれがなく、 高速度で且つ高い対フォトレジスト選択性およ び高い対ポリシリコン選択性をもってドライエッチングが達成できることを見出 した。
かくして、 本発明によれば、 パーフルォロシクロォレフィンと、 該パ一フルォ ロシクロォレフィンに基づき 1〜4 0モル％の酸素ガスおよびガス状酸素含有化 合物の中から選ばれた少なくとも一種の酸素成分を含んでなるドライエッチング 用ガス組成物が提供される。
さらに、 本発明によれば、 パーフルォロシクロォレフィンと、 該パ一フルォロ シクロォレフィンに基づき 1〜4 0モル％の酸素ガスおよびガス状酸素含有化合 物の中から選ばれた少なくとも一種の酸素成分を含んでなるガス組成物を用いて ドライエッチングを行うことを特徴とするドライエッチング方法が提供される。 発明を実施するための最良の形態
本発明において使用するドライエッチング用ガス組成物はパ一フルォロシクロ ォレフィンを含有することを特徴とする。 パーフルォロシクロォレフィンとして は、 格別限定はないが、 炭素数が通常 3〜 8、 好ましくは 4〜6、 より好ましく は 5であるときにドライエッチング速度の選択性に充分に優れ、 しかも重合性や 揮発性に問題がなく好適である。 かかるパーフルォロシクロォレフィンとしては 、 例えば、 パーフルォロプロペン、 パーフルォロシクロブテン、 パーフルォロシ クロペンテン、 パ一フルォロシクロへキセン、 パ一フルォロシクロヘプテン、 パ —フルォロシクロォクテン、 パ一フルオロー 1—メチルシクロブテン、 パ一フル オロー 3—メチルシクロブテン、 パーフルオロー 1 —メチルシクロペンテン、 パ —フルオロー 3—メチルシクロペンテンなどが挙げられる。 中でも、 パ一フルォ 口シクロブテン、 パーフルォロシクロペンテンおよびパーフルォロシクロへキセ ンが好ましく、 パ一フルォロシクロペンテンが最も好ましい。 これらのパーフル ォロシクロォレフィンは単独でまたは 2種以上を組合せて用いることができる。
本発明においては、 パーフルォロシクロォレフィン以外のパ一フルォロォレ フィン、 すなわち、 直鎖状の不飽和パーフルォロカ一ボン、 および またはパ一 フルォロアルカンおよび Zまたはパ一フルォロシクロアル力ンを併用してもよい が、 これらの併用されるパ一フルォロカ一ボン類を多量に使用すると本発明の目 的を達成することはできないので、 その量は、 通常全フルォロカーボン量の 3 0 重量％以下、 好ましくは 2 0重量％以下、 より好ましくは 1 0重量％以下とする 。 本発明で用いるドライエッチング用ガス組成物には、 パ一フルォロシクロ ォレフィンの他に酸素ガスおよびガス状酸素含有化合物の中から選ばれた少なく とも一種の酸素成分が含有せしめられる。 ここで、 「ガス状酸素含有化合物」 と は、 エッチング条件下にガス状である酸素含有化合物を指し、 そのような酸素含 有化合物の具体例としては、 一酸化炭素、 二酸化炭素などの酸化炭素ガス、 酸化 窒素ガス、 および酸化硫黄ガスなどが挙げられる。 これらの酸素成分の中でも酸 素ガスが好ましい。 酸素ガスおよび またはガス状酸素含有化合物を配合するこ とによって、 これらを配合しない場合と比較して、 より高い対フォトレジスト選 択性および対ポリシリコン選択性が得られ、 且つより高速度でのエッチングが可 能となる。 酸素ガスおよびガス状酸素含有化合物は単独で使用してもよく、 また 2種以上を組合せて使用してもよい。
酸素成分の量は、 パ一フルォロシクロォレフィン 1 0 0モルに対して 1〜4 0 モル、 好ましくは 3〜 3 0モル、 より好ましくは 5〜 1 5モルである。 酸素成分 の量が過少であると、 目的とする高速エッチングおよび高い対フォトレジスト選 択性、 対ポリシリコン選択性が達成困難となる。 逆に、 その量が過大であるとプ ラズマ照射下でエッチングガスの酸化反応のみが進行し易く、 目的の被エツチン グ基体材料へのエツチングが行われ難くなる。
なお、 所望により、 本発明で用いるドライエッチング用ガス組成物には、 パ一 フルォロシクロォレフィンと酸素ガスおよび Zまたはガス状酸素含有化合物の他 に種々のガスを含有せしめることができる。 そのようなガスとしては、 従来のェ ツチングにおいて用いられてきたものを使用することができるが、 通常は、 被ェ ツチング基体材料に応じた選択や組み合わせが、 高いエッチング性能を引き出す うえで重要である。 そのようなガスとしては、 例えば、 窒素ガス、 アルゴンガス 、 水素ガス、 塩素ガスなどがあげられる。 これらのガスは単独で使用しても良く
、 また、 2種類以上を組合せて使用することもできる。 添加するガスの量はガス の被エッチング材料に及ぼす影響の度合いによって異なるが、 通常は、 パ一フル ォロシクロォレフィン 1 0 0重量部に基づき 4 0重量部以下、 好ましくは 3〜 2 5重量部での範囲で選ばれる。
また、 本発明で用いるパ一フルォロシクロォレフィン含有ドライエッチング用 ガス組成物にはハイ ドロフルォロカ一ボンガスを添加することができる。 ハイド 口フルォロカ一ボンガスは、 フッ素原子と水素原子の量比を調整する目的で加え るものであり、 揮発性を有するものであれば特に制限はないが、 通常は、 直鎖状 もしくは分岐鎖状または環状の飽和炭化水素の水素原子の半数以上をフッ素で置 換した化合物の中より選択される。 かかる飽和ハイドロフルォロカーボンガスと しては、 例えば、 トリフルォロメタン、 ペン夕フルォロェタン、 テトラフルォロ ェタン、 ヘプ夕フルォロプロパン、 へキサフルォロプロパン、 ペン夕フルォロプ 口パン、 ノナフルォロブタン、 ォク夕フルォロブタン、 ヘプタフルォロブタン、 へキサフルォロブタン、 ゥンデカフルォロペンタン、 デカフルォロペンタン、 ノ ナフルォロペンタン、 ォクタフルォロペンタン、 トリデカフルォ口へキサン、 ド デカフルォ口へキサン、 ゥンデカフルォ口へキサン、 ヘプ夕フルォロシクロブ夕 ン、 へキサフルォロシクロブタン、 ノナフルォロシクロペンタン、 ォク夕フルォ ロシクロペンタン、 ヘプ夕フルォロシクロペンタンなどがあげられる。 これらの が好ましい。 ハイド口フルォロカーボンガスは単独で用いてもよく、 または 2種 類以上を組合せて用いてもよい。
添加するハイド口フルォロカーボンガスの量はガスの被エッチング材料に及ぼ す影響の度合いによって異なるが、 通常はパ一フルォロシクロォレフィンを含む ドライエッチング用ガス組成物全体の 5 0モル％以下、 好ましくは 3 0モル％以 下である。
被エッチング基体とは、 ガラス基板、 シリコン単結晶ウェハー、 ガリウムーヒ 素などの基板上に被エッチング材料の薄膜層を備えたものである。 被エッチング 材料としては、 例えば、 酸化シリコン、 窒化シリコン、 アルミニウム、 タンダス テン、 モリブデン、 タンタル、 チタン、 クロム、 酸化クロム、 金などがあげられ る。 被エッチング基体としては、 酸化シリコンまたはアルミニウム薄膜を備えた ウェハーが好適に用いられる。 被エッチング材料が酸化シリコンの場合、 その上 に設ける保護膜の好ましい例としてはフォトレジストおよびポリシリコンが挙げ られる。
ドライエッチング方法において、 エッチング用ガス組成物のエッチングの際の 圧力は、 特別な範囲を選択する必要はなく、 一般的には、 真空に脱気したエッチ ング装置内にガス組成物を 1 0 t o r r〜 1 0 - 5 t o r r程度の圧力になるよう に導入する。 好ましくは 1 0 - 2 t o r r〜 l 0 - s t o r rである。
本発明のドライエッチング方法は常法に従って行うことができる。 被エツチン グ基体の到達温度は、 通常、 0 °C〜約 3 0 0 °C、 好ましくは 6 0 °C〜2 5 0 °C、 より好ましくは 8 0 °C〜 2 0 0 °Cの範囲である。 エッチング処理の時間は 1 0秒 〜 1 0分程度であるが、 本発明の方法によれば、 高速エッチングが可能なので、 生産性向上の見地からも 1 0秒〜 3分が好ましい。
エッチングの際に照射するプラズマの密度は格別限定されることはなく、 低密 度ないし高密度領域、 すなわち、 1 08〜 1 O ^ c m- 3の範囲で適宜選択するこ とができる。
以下、 本発明を実施例について、 より具体的に説明する。 ただし、 本発明はこ れらの実施例によってその範囲を限定されるものではない。
実施例 2
平行平板型プラズマエッチング装置 （T U E型、 東京応化社製） 中に、 酸化シ リコン膜を表面に形成した直径 1 5 0 mmのシリコンウェハ一をセットし、 系内 を真空にした後、 パーフルォロシクロォレフィンと表 1記載量の酸素ガスを含有 するエッチング用ガス組成物を 5 Om 1 Z分 （ガス温 20°C) にて導入した。 パ —フルォロシクロォレフィンとしてォク夕フルォロシクロペンテンを使用した。 系内の圧力を 30 OmmT o r rに且つ当初のシリコンウェハ一温度を 20 °Cと して、 プラズマ密度 109cm- 3のプラズマを 60秒間照射してエッチング実験 を行った。 エッチング速度の測定は酸化シリコン （S i 02) のウェハ一中心、 およびウェハ一の直径に沿った中心から両側へ 35 mmおよび 65 mmの測定点 の計 5点で行った。
このときの各条件での各測定ボイントでのエッチング速度 （ウェハー直径上の 上記 5つの測定点におけるエツチング速度を順次ェツチング速度一 1〜エツチン グ速度— 5とした） を測定し、 結果を表 1に示した。
さらに、 プラズマの照射時間を変えた他は上記と同一のエッチング条件にてフ ォトレジスト （PR) およびポリシリコン （P o 1 y— S i ) のそれぞれエッチ ング速度を測定し、 これらと上記酸化シリコンのエッチング速度との比較により 、 エッチングの対フォトレジスト選択性および対ポリシリコン選択性を評価した (プラズマ照射時間： フォトレジスト =60秒、 ポリシリコン = 1 5秒） 。 選択 性は以下の式より算出し、 結果を表 1に示した。
選択性 == (酸化シリコンの平均エッチング速度） Z (フォトレジストまたはポ リシリコンの平均エッチング速度）
なお、 エッチング用ガスとして使用したパ一フルォロシクロォレフィンである ォク夕フルォロシクロペンテンについて、 水酸化ラジカルとの反応速度の実測に 基づき求めた大気寿命は 1. 0年であった。 この事実から、 地球温暖化への影響 は極めて低いことが確認された。 また、 文献 （A tmo s p h e r i c En v i r o nme n t, Vo l . 26 A, N o 7 , P 1331 ( 1 992) ) に準じ て分子の HOMOエネルギーを計算し、 大気寿命の推算を行った結果、 大気寿命 は 0. 3年となった。 実 施 例 比 較 例
2 2 3 酸素量 (モル) *1 11 25 11 25 ェ'チンク'速度 _1 2916 3102 3909 2857
(Λ/分）
ェ",チン',速度-2 3623 3413 4057 3022
(八/分）
エッチンク'速度 - 3 3037 2925 3952 2926
/分）
エッチンク'速度 - 4 3477 3222 4004 2974
(A/分）
エッチンク'速度 - 5 3123 3117 3950 2906
(Λ/分）
平均 Iツチンク'速度 3235 3156 3974 2937
(Λ/分）
フォトレシ'ストに 15.4 4.7 2.4 1.3
対する選択性
ホ。リシリコンに 13.6 3.4 1.6
対する選択性
100モルまたは四フッ化炭素
00モルに対するモル数
比較例
に酸素ガスを含有せし めなかった他は実施例 1と同様にエッチング実験を行った。 しかしながら、 酸素 を添加しないとこの条件では全くエッチング反応が進まず、 シリコンウェハ一上 にデポジションが起り、 黄かつ色のポリマー膜が生成していた。
比蛟例 2、 3
エッチング用ガス組成物に含まれるパ一フルォロシクロォレフィンを従来より エッチング用ガスとして使用されてきた四フッ化炭素に変えた他は実施例 1、 2 と同様にドライエッチングを行った。 その結果を表 1に示す。 産業上の利用可能性
本発明に従って、 パーフルォロシクロォレフィンと特定量の酸素ガスおよび Z またはガス状酸素含有化合物を含有するエッチング用ガスを用いてドライエッチ ングすることによって、 高速エッチングが可能となり、 且つ高い対ポリシリコン 選択性および高い対フォトレジスト選択性が達成される。 また、 エッチングに際 し、 好ましからざる薄膜状重合体析出物の生成を完全に回避することができる。 さらに、 ウェハーを冷却する必要がないので、 外部冷却装置に接続された内部冷 却手段を具えた特殊なエッチング装置を用いることが必要でなく、 工業的に著し く有利である。

Claims

請求の範囲
基づき 1〜4 0モル％の酸素ガスおよびガス状酸素含有化合物の中から選ばれた 少なくとも一種の酸素成分を含んでなるドライエッチング用ガス組成物。
2 . 酸素成分の含有量が、 該パ一フルォロシクロォレフィンに基づき 3〜3 0モル％である請求の範囲第 1項記載のドライエッチング用ガス組成物。
3 . 酸素成分の含有量が、 該パーフルォロシクロォレフィンに基づき 5〜 1 5モル％である請求の範囲第 1項記載のドライエッチング用ガス組成物。
4 . パーフルォロシクロォレフィンが 3〜8個の炭素原子を有する請求の範 囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載のドライエッチング用ガス組成物。
5 . パーフルォロシクロォレフィンが 4〜 6個の炭素原子を有する請求の範 囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載のドライエッチング用ガス組成物。
6 . パーフルォロシクロォレフィンがパーフルォロシクロブテン、 パ一フル ォロシクロペンテンおよびパ一フルォロシクロへキセンの中から選ばれる請求の 範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載のドライエッチング用ガス組成物。
7 . 酸素成分が酸素ガスである請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれかに記載 のドライエッチング用ガス組成物。
8 . 酸素成分が酸化炭素ガス、 酸化窒素ガスおよび酸化硫黄ガスの中から選 ばれる請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれかに記載のドライエッチング用ガス組 成物。
9 . さらに、 ガス組成物合計重量に基づき 5 0モル％以下の飽和ハイドロフ ルォロカーボンを含む請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載のドライエツ チング用ガス組成物。
1 0 . さらに、 ガス組成物合計重量に基づき 3 0モル％以下の飽和ハイ ドロフ ルォロカーボンを含む請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載のドライエツ チング用ガス組成物。
1 1 . 飽和ハイド口フルォロカ一ボンが、 直鎖状もしくは分岐鎖状または環状 の飽和炭化水素の水素原子の半数以上をフッ素原子で置換した化合物である請求 の範囲第 9項または第 1 0項に記載のドライエッチング用ガス組成物。 基づき 1〜40モル％の酸素ガスおよびガス状酸素含有化合物の中から選ばれた 少なくとも一種の酸素成分を含んでなるガス組成物を用いてドライエッチングを 行うことを特徴とするドライエッチング方法。
1 3. 酸素成分の含有量が、 該パ一フルォロシクロォレフィンに基づき 3〜3 0モル％であるガス組成物を用いる請求の範囲第 1 2項記載のドライエッチング 方法。
14. パーフルォロシクロォレフィンとして、 3〜8個の炭素を有するものを 含むガス組成物を用いる請求の範囲第 12項または第 1 3項に記載のドライエツ チング方法。
1 5. パーフルォロシクロォレフィンとして、 4〜 6個の炭素を有するものを 含むガス組成物を用いる請求の範囲第 12項または第 13項に記載のドライエツ チング方法。
16. パーフルォロシクロォレフィンとして、 パ一フルォロシクロブテン、 パ 一フルォロシクロペンテンおよびパ一フルォロシクロへキセンの中から選ばれる 少なくとも一種を用いる請求の範囲第 12項または第 1 3項に記載のドライエツ チング方法。
1 7. 酸素成分として、 酸素ガスを含むガス組成物を用いる請求の範囲第 12 項〜第 16項のいずれかに記載のドライエッチング方法。
1 8. 被エッチング基体の到達温度が 0〜 300^、 ガス組成物の圧力が 10 t o r r〜1 0- 5 t o r rにてプラズマを照射する請求の範囲第 12項〜第 1 7 項のいずれかに記載のドライエッチング方法。
1 9. 照射するプラズマの密度が 1 08〜10 cm- 3の範囲である請求の範 囲第 18項に記載のドライエッチング方法。
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