JP6327295B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
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Description
この方法により、水平方向のSiNエッチングが起きにくい、貫通孔を削り始めた段階では、第1のエッチング工程によりSiNの高速エッチングを行うことができ、水平方向のSiNエッチングが問題となる貫通孔を削り終わる段階では、第2のドライエッチング工程によりドライエッチング剤にCxFyを加えて水平方向のSiNエッチングを抑制しつつ積層膜をエッチングすることができる。すなわち、水平方向へのSiNエッチングを防ぎながら、貫通孔を形成するのに必要な時間を短縮することができる。
この方法により、SiOx層のエッチング時には、SiN層の横方向エッチングを抑制できる第2のエッチング工程を適用し、SiN層のエッチング時には、SiNエッチング速度の速い、CxFyを添加しないドライエッチング剤でSiNをエッチングする第1のエッチング工程を適用することができる。
なお、この方法では、SiN層とSiOx層の積層数に応じて、供給するドライエッチング剤を変更する必要があるが、CxFyの供給の有無を切り替えればドライエッチング剤を変更することができるため、各層のエッチング方法の切り替えに大きな作業が必要なく、工程はそれほど煩雑ではない。
一方で、非特許文献3では、Si層のエッチングにハロゲンガスを用い、SiO2層のエッチングにフルオロカーボン系ガスを用いているため、各層のエッチングの切り替えには、チャンバーの真空引きを行う必要があり、多数の作業が必要であり、工程が煩雑である上に時間がかかった。
(エッチング工程)
図3は、実施例・比較例で用いた反応装置10の概略図である。チャンバー11内には、試料18を保持する機能を有しステージとしても機能する下部電極14と、上部電極15と、圧力計12が設置されている。また、チャンバー11上部には、ガス導入口16が接続されている。チャンバー11内は圧力を調整可能であると共に、高周波電源(13.56MHz)13によりドライエッチング剤を励起させることができる。これにより、下部電極14上に設置した試料18に対し励起させたドライエッチング剤を接触させ、試料18をエッチングすることができる。ドライエッチング剤を導入した状態で、高周波電源13から高周波電力を印加すると、プラズマ中のイオンと電子の移動速度の差から、上部電極15と下部電極14の間にバイアス電圧と呼ばれる直流電圧が発生させることができるように構成されている。チャンバー11内のガスはガス排出ライン17を経由して排出される。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C3F6(ヘキサフルオロプロペン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、6体積%、81体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C3F6、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、5体積%、6体積%、79体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、c−C5F8(オクタフルオロシクロペンテン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、1体積%、6体積%、83体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、c−C5F8、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C4F6(ヘキサフルオロ−1,3−ブタジエン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、1体積%、6体積%、83体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C4F6、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C4F6、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して5体積%、10体積%、6体積%、79体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、6体積%、84体積%で混合し、不飽和パーフルオロカーボンを加えなかった以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、c−C4F8(オクタフルオロシクロブタン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C2F6(ヘキサフルオロエタン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C3F8(オクタフルオロプロパン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、C3F6、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して1体積%、11体積%、6体積%、82体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3F6、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、6体積%、84体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
エッチング剤として、C3H2F4(HFO−1234ze(E))、TFPy(3,3,3−トリフルオロプロピン)、O2およびArをそれぞれ、総流量に対して10体積%、3体積%、9体積%、78体積%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。
2 SiOx層
3 マスク
4 基板
5 貫通孔
10 反応装置
11 チャンバー
12 圧力計
13 高周波電源
14 下部電極
15 上部電極
16 ガス導入口
17 排ガスライン
18 試料
Claims (12)
- 基板上に形成されたシリコン酸化物層とシリコン窒化物層の積層膜に対して、前記積層膜上に形成された所定の開口パターンを有するマスクを介して、ドライエッチング剤をプラズマ化し、500V以上のバイアス電圧を印加したエッチングを行い、該層に対して垂直方向の貫通孔を形成するドライエッチング方法であって、
前記ドライエッチング剤が、少なくとも、C3H2F4と、CxFy(x=2〜5の整数、y=2、4、6、8、または10、y≦2x)で表される不飽和パーフルオロカーボンと、酸化性ガスと、を含み、
前記ドライエッチング剤に含まれる前記不飽和パーフルオロカーボンの体積が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記C3H2F4の体積の0.1〜10倍の範囲であることを特徴とするドライエッチング方法。 - 前記不飽和パーフルオロカーボンが、C3F6、C4F6、C4F8及びC5F8からなる群より選ばれる少なくともひとつであることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング剤中の前記不飽和パーフルオロカーボンとC3H2F4の濃度の合計が、5体積%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のドライエッチング方法。
- 前記酸化性ガスが、O2、O3、CO、CO2、COCl2、COF2及びNO2からなる群より選ばれる少なくともひとつであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング剤が、さらに不活性ガスを含み、
前記不活性ガスがHe、Ne、Ar、Kr、Xe及びN2からなる群より選ばれる少なくともひとつであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。 - 前記ドライエッチング剤が、C3H2F4と、前記不飽和パーフルオロカーボンと、前記酸化性ガスと、前記不活性ガスのみからなることを特徴とする請求項5に記載のドライエッチング方法。
- C3H2F4が1,3,3,3−テトラフルオロプロペンであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 前記マスクがアモルファスカーボンからなることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 前記貫通孔の形成の後半では、前記ドライエッチング剤に含まれる前記不飽和パーフルオロカーボンの量を、前記貫通孔の形成の前半での量に比べて増やすことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 前記シリコン酸化物層をエッチングする際に、前記ドライエッチング剤に含まれる前記不飽和パーフルオロカーボンの量を、前記シリコン窒化物層をエッチングする際の量に比べて増やすことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 基板上に形成されたシリコン酸化物層とシリコン窒化物層の積層膜に対して、前記積層膜上に形成された所定の開口パターンを有するマスクを介して、ドライエッチング剤をプラズマ化し、500V以上のバイアス電圧を印加したエッチングを行い、該層に対して垂直方向の貫通孔を形成するドライエッチング方法であって、
前記貫通孔の形成の前半に、C3H2F4と酸化性ガスとを含み、CxFy(x=2〜5の整数、y=2、4、6、8、または10、y≦2x)で表される不飽和パーフルオロカーボンを実質的に含まない第1のドライエッチング剤を供給する第1のドライエッチング工程を行い、
前記貫通孔の形成の後半に、C3H2F4と、CxFy(x=2〜5の整数、y=2、4、6、8、または10、y≦2x)で表される不飽和パーフルオロカーボンと、酸化性ガスと、を含む第2のドライエッチング剤を供給する第2のドライエッチング工程を行うことを特徴とし、
前記第2のドライエッチング剤に含まれる前記不飽和パーフルオロカーボンの体積が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記C3H2F4の体積の0.1〜10倍の範囲であるドライエッチング方法。 - 基板上に形成されたシリコン酸化物層とシリコン窒化物層の積層膜に対して、前記積層膜上に形成された所定の開口パターンを有するマスクを介して、ドライエッチング剤をプラズマ化し、500V以上のバイアス電圧を印加したエッチングを行い、該層に対して垂直方向の貫通孔を形成するドライエッチング方法であって、
前記シリコン窒化物層をエッチングする際に、C3H2F4と酸化性ガスとを含み、CxFy(x=2〜5の整数、y=2、4、6、8、または10、y≦2x)で表される不飽和パーフルオロカーボンを実質的に含まない第1のドライエッチング剤を供給する第1のドライエッチング工程を行い、
前記シリコン酸化物層をエッチングする際に、少なくとも、C3H2F4と、CxFy(x=2〜5の整数、y=2、4、6、8、または10、y≦2x)で表される不飽和パーフルオロカーボンと、酸化性ガスと、を含む第2のドライエッチング剤を供給する第2のドライエッチング工程を行い、
前記第2のドライエッチング剤に含まれる前記不飽和パーフルオロカーボンの体積が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記C3H2F4の体積の0.1〜10倍の範囲であることを特徴とするドライエッチング方法。
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