(57)【要約】      （修正有）【課題】高アスペクト比のコンタクトホールなどのパターンを形成することが可能となるドライエッチングガスを提供する。【解決手段】二重結合に直接結合したCF3CFフラグメントを持つ化合物（ただし、CF3CF=CFCF=CF2を除く）を含むドライエッチングガス。特に、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２を含むドライエッチングガスが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２のみからなるドライエッチングガス。
【請求項２】
（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）希ガス、不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、炭化水素、Ｏ２、酸素化合物、ヨウ素化合物、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びに単結合及び二重結合の少なくとも１種を持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし（ｉ）に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種のみからなり、前記希ガスはＨｅ，Ｎｅ，Ｘｅ及びＫｒからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）はＣＦ３ＣＨＦ２，ＣＨＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２Ｆ，ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＨ３，ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ，ＣＦ２＝ＣＨＦ，ＣＨＦ＝ＣＨＦ，ＣＨ２＝ＣＦ２，ＣＨ２＝ＣＨＦ，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ，ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３，ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２，及びＣＨ３ＣＨＦＣＨ３からなる群から選ばれる少なくとも１種である、ドライエッチングガス。
【請求項３】
（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、（ＣＨ３）２Ｃ＝Ｏ、（ＣＦ３）２Ｃ＝Ｏ、ＣＦ３ＣＦＯＣＦ２、ＣＦ３ＯＣＦ３、ＣＦ３Ｉ、ＣＦ３ＣＦ２Ｉ、（ＣＦ３）ＣＦＩ、ＣＦ２＝ＣＦＩ、ＣＦ３ＣＨＦ２、ＣＨＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ、ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＨ３、ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ、ＣＦ２＝ＣＨＦ、ＣＨＦ＝ＣＨＦ、ＣＨ２＝ＣＦ２、ＣＨ２＝ＣＨＦ、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２、ＣＨ３ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＨＦＣＨ３、ＣＦ２＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２、ｃ−Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、及びｃ−Ｃ４Ｆ８からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスのみからなるドライエッチングガス。
【請求項４】
ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２のみからなるドライエッチングガスのガスプラズマで、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜のシリコン系材料をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項５】
（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）希ガス、不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、炭化水素、Ｏ２、酸素化合物、ヨウ素化合物、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びに単結合及び二重結合の少なくとも１種を持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし（ｉ）に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種のみからなり、前記希ガスはＨｅ，Ｎｅ，Ｘｅ及びＫｒからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）はＣＦ３ＣＨＦ２，ＣＨＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２Ｆ，ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＨ３，ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ，ＣＦ２＝ＣＨＦ，ＣＨＦ＝ＣＨＦ，ＣＨ２＝ＣＦ２，ＣＨ２＝ＣＨＦ，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ，ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３，ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２，及びＣＨ３ＣＨＦＣＨ３からなる群から選ばれる少なくとも１種であるドライエッチングガスの混合ガスプラズマで、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項６】
（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、（ＣＨ３）２Ｃ＝Ｏ、（ＣＦ３）２Ｃ＝Ｏ、ＣＦ３ＣＦＯＣＦ２、ＣＦ３ＯＣＦ３、ＣＦ３Ｉ、ＣＦ３ＣＦ２Ｉ、（ＣＦ３）ＣＦＩ、ＣＦ２＝ＣＦＩ、ＣＦ３ＣＨＦ２、ＣＨＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ、ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＨ３、ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ、ＣＦ２＝ＣＨＦ、ＣＨＦ＝ＣＨＦ、ＣＨ２＝ＣＦ２、ＣＨ２＝ＣＨＦ、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２、ＣＨ３ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＨ３ＣＨＦＣＨ３、ＣＦ２＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２、ｃ−Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、及びｃ−Ｃ４Ｆ８からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスのみからなるドライエッチングガスの混合ガスプラズマで、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチングガス及びドライエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化とともに、ホール径の小さい、高アスペクト比のコンタクトホール等の微細パターンの形成が必要になってきた。従来、Arを多量に混合したc-C4F8/Ar(/O2)などのガスプラズマでコンタクトホール等のパターンが形成されることが多かったが、環状c-C4F8は地球温暖化効果の高いガスであり、今後の使用が制限される可能性がある。また、環状c-C4F8はArを混合しないと、対レジスト選択比、対シリコン選択比が不十分であり、酸素を微量添加しないとパターンサイズによりエッチング速度が異なり、微細なパターンではエッチングがストップしてしまう。一方、酸素を添加することでレジスト、シリコンに対する選択比が低下する。さらに、Arを多量に混合すると高エネルギー電子が多くなり、デバイスにダメージを与える問題も報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、地球温暖化の影響が非常に小さいエッチングガスを用いて、ホールあるいはラインなどのサイズが微細であってもエッチング速度が低下せずエッチング速度のパターンサイズ依存性が小さい、エッチストップのない高アスペクト比微細パターンを形成できるドライエッチングガスおよびエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、以下のドライエッチングガス及びドライエッチング方法を提供するものである。
【０００５】
項１．ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２を含むドライエッチングガス。
【０００６】
項２．さらに希ガス、不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、炭化水素、Ｏ２、酸素化合物、ヨウ素化合物、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びに単結合及び二重結合の少なくとも１種を持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし項１に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む項１に記載のドライエッチングガス。
【０００７】
項３．さらにＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｋｒからなる希ガス、Ｎ２などからなる不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ８，Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６などからなる炭化水素、Ｏ２、ＣＯ，ＣＯ２，（ＣＨ３）２Ｃ＝Ｏ，（ＣＦ３）２Ｃ＝Ｏ，ＣＦ３ＣＦＯＣＦ２，ＣＦ３ＯＣＦ３などからなる酸素化合物、ＣＦ３Ｉ，ＣＦ３ＣＦ２Ｉ，（ＣＦ３）ＣＦＩ，ＣＦ２＝ＣＦＩなどからなるヨウ素化合物、ＣＨＦ３，ＣＦ３ＣＨＦ２，ＣＨＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２Ｆ，ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＨ３，ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ，ＣＦ２＝ＣＨＦ，ＣＨＦ＝ＣＨＦ，ＣＨ２＝ＣＦ２，ＣＨ２＝ＣＨＦ，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ，ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３，ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨＦＣＨ３などからなるＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びにＣＦ２＝ＣＦ２，ＣＦ２＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２，ｃ−Ｃ５Ｆ８，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，Ｃ４Ｆ１０，ｃ−Ｃ４Ｆ８などからなる単結合及び二重結合の少なくとも１種を
持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし項１に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスを含む項１又は２に記載のドライエッチングガス。
【０００８】
項４．ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２を含むドライエッチングガスのガスプラズマで、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【０００９】
項５．（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）希ガス、不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、炭化水素、Ｏ２、酸素化合物、ヨウ素化合物、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びに単結合及び二重結合の少なくとも１種を持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし（ｉ）に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むドライエッチングガスの混合ガスプラズマで、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【００１０】
項６．ドライエッチングガスが、（ｉ）ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２及びＣＨ２Ｆ２、並びに（ｉｉ）Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｋｒからなる希ガス、Ｎ２などからなる不活性ガス、ＮＨ３、Ｈ２、ＣＨ４，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ８，Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６などからなる炭化水素、Ｏ２、ＣＯ，ＣＯ２，（ＣＨ３）２Ｃ＝Ｏ，（ＣＦ３）２Ｃ＝Ｏ，ＣＦ３ＣＦＯＣＦ２，ＣＦ３ＯＣＦ３などからなる酸素化合物、ＣＦ３Ｉ，ＣＦ３ＣＦ２Ｉ，（ＣＦ３）ＣＦＩ，ＣＦ２＝ＣＦＩなどからなるヨウ素化合物、ＣＨＦ３，ＣＦ３ＣＨＦ２，ＣＨＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２Ｆ，ＣＨＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＨ３，ＣＨ２ＦＣＨ２Ｆ，ＣＦ２＝ＣＨＦ，ＣＨＦ＝ＣＨＦ，ＣＨ２＝ＣＦ２，ＣＨ２＝ＣＨＦ，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＦ＝ＣＨ２，ＣＨ３ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２Ｈ，ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ２ＣＨＦＣＨＦ２，ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３，ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ，ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３，ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＦ２ＣＨＦ２，ＣＨ３ＣＨＦＣＨ３などからなるＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）並びにＣＦ２＝ＣＦ２，ＣＦ２＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２，ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦＣＦ＝ＣＦ２，ｃ―Ｃ５Ｆ８，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，Ｃ４Ｆ１０，ｃ−Ｃ４Ｆ８などからなる単結合及び二重結合の少なくとも１種を持つＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガス（ただし（ｉ）に記載された化合物を含まない）からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスを含むドライエッチングガスである項５に記載のドライエッチング方法。
【００１１】
本発明において、「分子中の二重結合に直接結合したCF3CFフラグメント」とは、CF3CF=C構造を有することを意味する。
【００１２】
本発明で使用するドライエッチングガスは、分子中に二重結合を有しCF3CFフラグメン
トを持つ化合物の少なくとも１種（以下、「エッチングガス成分」ということがある）（ただし、CF3CF=CFCF=CF2を除く）を含むものであり、好ましくは一般式 (1)：
CF3CF=CXY  (1)  
（Ｘ及びＹは、前記に定義されたとおりである。）で表される化合物の少なくとも１種、好ましくは一般式（2）：
CF3CF=CZ2-m(CnF2n+1)m    （2）
(Ｚ、ｍおよびｎは、前記に定義されたとおりである。) で表される化合物の少なくとも
１種、さらにより好ましくは、CF3CF=CFCF3を含む。該ドライエッチングガスは、CF3+イ
オンを選択的に発生させ、CF3CFフラグメントから発生するラジカルで密度が高く平坦な
フルオロカーボンポリマー膜に由来するエッチング反応層や保護膜を形成して、酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料をエッチングする
。
【００１３】
本発明のエッチングガス成分は、二重結合に直接結合したCF3CFフラグメントを持つ化
合物からなり、好ましくは一般式 (1)：
CF3CF=CXY   (1)  
(式中、ＸおよびＹは前記に定義されたとおりである。)で表される化合物の少なくとも１種である。具体的には、CF3CF=CFCF3、CF3CF=CF2、CF3CF=C(CF3)2、CF3CF=C(C2F5)2、CF3CF=C(C3F7)2、CF3CF=C(CF3)(C3F7)、CF3CF=C(C2F5)(C3F7)、CF3CF=C(CF3)(C2F5)、CF3CF=CFC2F5、CF3CF=CFC3F7、CF3CF=CFCl、CF3CF=CClCF3、CF3CF=CBrCF3、CF3CF=CFBr、CF3CF=CFI、CF3CF=CICF3、CF3CF=CH2、CF3CF=CHF、CF3CF=CHCF3、CF3CF=CHC2F5、CF3CF=CHC3F7
、CF3CF=CCHF2CF3、CF3CF=CCHF2C2F5、CF3CF=CCHF2C3F7、CF3CF=CCH2FCF3、CF3CF=CCH2FC2F5、CF3CF=CCH2FC3F7、CF3CF=CCH3F、CF3CF=CCH3CF3、CF3CF=CCH3C2F5、CF3CF=CCH3C3F7、CF3CF=CCHFCF3F、CF3CF=CCHFCF3CF3、CF3CF=CCHFCF3C2F5、CF3CF=CCHFCF3C3F7、CF3CF=CCF2CHF2F、CF3CF=CCF2CHF2CF3、CF3CF=CCF2CHF2C2F5、CF3CF=CCF2CHF2C3F7、CF3CF=CCH2CF3F、CF3CF=CCH2CF3CF3、CF3CF=CCH2CF3C2F5、CF3CF=CCH2CF3C3F7、CF3CF=CCHFCHF2F、CF3CF=CCHFCHF2CF3、CF3CF=CCHFCHF2C2F5、CF3CF=CCHFCHF2C3F7CF3CF=CCH3F、CF3CF=CCH3CF3、CF3CF=CCH3C2F5、CF3CF=CCH3C3F7が例示される。          
【００１４】
一般式(1)の化合物において、
ａは１〜３の整数、好ましくは１又は２である。
【００１５】
ｂは0〜7の整数、好ましくは3〜7である。
【００１６】
ｃは0〜7の整数、好ましくは0〜3である。
【００１７】
本発明のエッチングガス成分は、さらに好ましくは一般式(2)：
CF3CF=CZ2-m(CnF2n+1)m    （2）
(Z=F, Cl, Br, I, H, CH3, C2H5, C3H7, CF3, C2F5またはC3F7を示す。ｍは０，１または２を示す。ｎは１，２または３を示す。)で表される化合物の少なくとも１種である。
【００１８】
一般式(2)の化合物において、ＺはF、Cl、Br、I、H、CH3、C2H5、C3H7、CF3、C2F5またはC3F7を示し、好ましくはＦ、I、H、CH3またはCF3を示し、より好ましくはＦまたはCF3
を示す。
【００１９】
一般式(2)の化合物において、ｍは０から２の整数、好ましくは０または１、より好ま
しくは１を示す。
【００２０】
一般式(2)の化合物において、ｎは１〜３の整数、好ましくは１又は２，より好ましく
は１である。
【００２１】
一般式(2)で表される化合物としては、具体的には、CF3CF=CFCF3、CF3CF=CF2、CF3CF=CFC2F5、CF3CF=CFC3F7、CF3CF=C(CF3)2、CF3CF=C(CF3)(C2F5)、CF3CF=C(CF3)(C3F7)、CF3CF=C(C2F5)2、CF3CF=C(C2F5)(C3F7)、CF3CF=C(C3F7)2、CF3CF=CH2、CF3CF=CHF、CF3CF=CHCF3、CF3CF=CHC2F5、CF3CF=CHC3F7、CF3CF=CCH3F、CF3CF=CCH3CF3、CF3CF=CCH3C2F5、CF3CF=CCH3C3F7、CF3CF=CC2H5F、CF3CF=CC2H5CF3、CF3CF=CC2H5C2F5、CF3CF=CC2H5C3F7、CF3CF=CC3H7F、CF3CF=CC3H7CF3、CF3CF=CC3H7C2F5、CF3CF=CC3H7C3F7、CF3CF=CFCl、CF3CF=CClCF3、CF3CF=CBrCF3、CF3CF=CFBr、CF3CF=CFI、CF3CF=CICF3が例示される。
【００２２】
本発明の好ましいドライエッチングガスとしては、CF3CF=CFCF3、CF3CF=CF2、CF3CF=CFC2F5、CF3CF=C(CF3)2、CF3CF=C(CF3)(C2F5)、CF3CF=C(C2F5)2、CF3CF=CH2、CF3CF=CHF、C
F3CF=CHCF3、CF3CF=CHC2F5、CF3CF=CCH3F、CF3CF=CCH3CF3、CF3CF=CCH3C2F5、CF3CF=CFI
、CF3CF=CICF3が例示される。
【００２３】
本発明のドライエッチングガスは、He、Ne、Ar、Xe、Krなどの希ガス；N2などの不活性ガス；NH3；H2；CH4, C2H6, C3H8, C2H4, C3H6などの炭化水素；O2；CO, CO2, (CF3)2C=O, CF3CFOCF2などの酸素化合物ガス；CF3I、CF3CF2I、(CF3)CFI、CF2=CFIなどのヨウ素化
合物；CH2F2、CHF3、CF3CHF2、CHF2CHF2、CF3CH2F、CHF2CH2F、CF3CH3、CH2FCH2F、CH3CHF2、CH3CH2F、CF3CF2CF2H、CF3CHFCF3、CHF2CF2CHF2、CF3CF2CH2F、CF2CHFCHF2、CF3CH2CF3、CHF2CF2CH2F、CF3CF2CH3、CF3CH2CHF2、CH3CF2CHF2、CH3CHFCH3、CF2=CHF、CHF=CHF
、CH2=CF2、CH2=CHF、CF3CH=CF2、CF3CH=CH2、CH3CF=CH2などのHFC(Hydrofluorocarbon)
ガス;及びCF2=CF2、CF2=CFCF=CF2、CF3CF=CFCF=CF2、c-C5F8、CF4、C2F6、C3F8、C4F10、c-C4F8などの、炭素−炭素間の単結合及び／又は二重結合を持つPFC(perfluorocarbon)ガス（ただし、上記項１に記載された化合物を除く）からなる群から選ばれる少なくとも１種以上のガス（以下、「併用ガス成分」ということがある）をエッチングガス成分と混合して使用しても良い。
【００２４】
He、Ne、Ar、Xe、Krなどの希ガスは、プラズマの電子温度及び電子密度を変化させることができ、また、希釈効果もある。この様な希ガスを併用することにより、フルオロカーボンラジカルやフルオロカーボンイオンのバランスをコントロールして、エッチングの適正な条件を決めることができる。
【００２５】
N2、H2又はNH3を併用することで、低誘電率膜のエッチングにおいて良好なエッチング
形状が得られる。
【００２６】
炭化水素とHFCは、プラズマ中でカーボンリッチなポリマー膜を、エッチングマスクで
あるレジストや下地に堆積させエッチングの選択比を向上させる。また、HFCはそれ自体
からもエッチング種となるイオンを発生させる効果もある。
【００２７】
酸素化合物は、CO、CO2、アセトン，(CF3)2C=Oなどのケトン、CF3CF0CF2などのエポキ
サイド、CF3OCF3などのエーテルのような酸素を含んだ化合物を意味する。これらの酸素
化合物やO2を併用することで、微細パターンをエッチングする際、エッチング速度が低下すること(マイクロローディング効果という)を抑制し、エッチングがストップするのを防ぐ効果がある。
【００２８】
CF3I、CF3CF2I、(CF3)2CFI、CF2CFIなどのヨウ素化合物は、特開平11-340211号公報、Jpn.J.Appl.Rhys. Vol.39 (2000) pp1583-1596などに示されている。これらヨウ素化合物
は電子密度を上げやすく、これらの中にはCF3+を選択的に発生するものがあるので、併用するのが好ましい。
【００２９】
分子中に二重結合を持つHFC及びPFCは地球温暖化効果が小さく、プラズマ中で二重結合が解離しやすいため、エッチングに必要なラジカルやイオンの発生を制御しやすい。
【００３０】
本発明のドライエッチングガスとして、エッチングガス成分と併用ガス成分からなる混合ガスを使用する場合、通常、エッチングガス成分の少なくとも１種を流量比10％程度以上、併用ガス成分の少なくとも１種を流量比90％程度以下使用する。好ましくはエッチングガス成分の少なくとも１種を流量比20〜95％程度、併用ガス成分の少なくとも１種のガスを流量比5〜80％程度使用する。好ましい併用ガス成分は、Ar、N2、O2、CO、CF3I及びCH2F2からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【００３１】
放電入射電力６００Ｗ、圧力３ｍTorr（0.399Pa）で発生させた，本発明の好ましいド
ライエッチングガスCF3CF=CFCF3と既存エッチングガスc-C4F8の，ガスプラズマ中の正イ
オンと形成されるフルオロカーボン膜を比較して、以下の表１に示した。
【００３２】
【表１】
2015159308.tif 000002
【００３３】
CF3CF=CFCF3とc-C4F8のガスプラズマ中の正イオンの含有率と形成されるフルオロカー
ボン膜を評価するために使用した，誘導結合プラズマなどの解離性の高いプラズマでは、正イオンはエッチング効率の低いCF+が大半を占め、エッチング効率の高いCF3+は非常に
少なく、これまで、既存ガスではc-C4F8を用いると比較的多くCF3+イオンを発生させることができた。CF3CF=CFCF3ではc-C4F8よりもCF3+を多く発生させることができ、CF3+は正
イオン全体の30%以上を占める。また、CF3CF=CFCF3は、c-C4F8よりも、フルオロカーボン膜を堆積させる主な前駆体である低分子のCFX(x=1〜3)ラジカル（中でも、CF2が最も堆積効果が大きい）が少ないにもかかわらず、フルオロカーボン膜の平坦性が２倍以上向上し、膜密度も1nmあたり1.1倍高い。これらはCF3CFフラグメントと結合力の弱い二重結合で
構成する構造の分子から、プラズマ中においてエッチング効率の高いCF3+イオンが発生し、高分子ラジカルが少なく、CF3CFに由来するラジカルが密度の高い平坦なフルオロカー
ボン膜を形成することを意味している。
【００３４】
酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料は、SiOFなどの酸化シリコン膜中にFを含有する膜や窒化シリコン膜などであっても良い。シリ
コン系材料とは、膜や層構造を持った材料に限らず、シリコンを含む化学的組成を持つ全体がその材料そのもので構成される物質である。例えば、ガラスや石英板などの固体物質がこれに相当する。
【００３５】
本発明のドライエッチングガスによれば、エッチングする酸化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などのシリコン系材料を、レジスト、ポリシリコンなどのマスク、シリコン，窒化シリコン膜，シリサイド，金属窒化物などの下地、窒化シリコン膜，炭化シリコン膜などのストッパー膜などに対して選択的にエッチングすることが可能である。
【００３６】
好ましいエッチング条件を以下に示す：
＊ 放電電力200〜3000W、好ましくは400〜2000Ｗ；
＊ バイアス電力25〜2000W、好ましくは100〜1000Ｗ；
＊ 圧力30mTorr (3.99Pa)以下、好ましくは2〜10mTorr (0.266〜1.33Pa)；
＊ 電子密度109〜1013ｃｍ−３、好ましくは1010〜1012ｃｍ−３
＊ 電子温度2〜9eV、好ましくは3〜8ｅＶ
＊ ウェハー温度−40〜100℃、好ましくは−30〜50℃
＊ チャンバー壁温度−30〜300℃、好ましくは20〜200℃。
【００３７】
放電電力とバイアス電力はチャンバーの大きさや電極の大きさで異なる。小口径ウエハー用の誘導結合プラズマ(ICP)エッチング装置(チャンバー容積3500cm3)で酸化シリコン膜及び／又は窒化シリコン膜及び／又はシリコンを含有する低誘電率膜などにコンタクトホールなどのパターンをエッチングする際のこれらの好ましいエッチング条件は、
＊ 放電電力200〜1000W、好ましくは300〜600Ｗ
＊ バイアス電力50〜500W、好ましくは100〜300Ｗである。
【００３８】
なお、ウェハーが大口径化するとこれらの値も大きくなる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のドライエッチングガスに由来するガスプラズマでは、CF3CFフラグメントからCF3+イオンを選択的に発生し、CF3CFフラグメントに由来するラジカルを発生する。CF3+イオンはエッチング効率を向上させ、低いバイアス電力でのエッチングが可能となるので、レジストやシリコンなどの下地に与えるダメージも少ない。CF3CFフラグメントから発生
するラジカルは、密度の高い平坦なフルオロカーボンポリマー膜で構成されるエッチング反応層や保護膜を形成し、エッチング物質の反応効率の向上や，レジスト、シリコンなどの下地、および窒化シリコン，炭化シリコンなどのストッパー膜の保護を可能とする。エッチング効率の高いCF3+イオンを，CF3CF由来のラジカルにより形成される平坦で密度の
高い膜に入射させることにより、エッチングのバランスをとり、ホールあるいはラインなどのサイズにエッチング速度の依存が小さく、エッチストップのないエッチングを実現する。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。
【００４１】
参考例１及び比較例１
ICP(Inductive Coupled Plasma)放電電力600W,バイアス電力200W,圧力3mTorr (0.399 Pa)、電子密度8×1010−2×1011cm-3、電子温度5−7eVのエッチング条件で、環状c-C4F8（比較例１）及びCF3CF=CFCF3（参考例１）をエッチングガスとし、Si基板上に約１μｍ厚
さの酸化シリコン(SiO2)膜を有し,さらにその上にホール直径0.2μｍのレジストパターンを有する半導体基板を、深さ約１μmエッチングした時のエッチング速度と直径0.2μmの
ホール底部径(μm)を以下の表２に示した。
【００４２】
【表２】
2015159308.tif 000003
【００４３】
エッチング速度は、既存エッチングガスである環状c-C4F8の方がCF3CF=CFCF3よりも高
いにもかかわらず、ホール底部では直径0.10μmと本来のホールサイズよりも縮小してお
り、エッチングがストップする傾向を示している。CF3CF=CFCF3はレジストパターン通り
の加工がホール底部まで可能である。
【００４４】
実施例１及び２並びに比較例２
ICP(Inductive Coupled Plasma)放電電力400W,バイアス電力25W,圧力5mTorr (0.665 Pa
) のエッチング条件で、CF3CF=CF2（CF3CF=CZ2-m(CnF2n+1)mおいてm=0、Z=F）単独のガス、CF3CF=CF2／CH2F2混合ガス(流量比45%／55%)およびCF3CF=CF2／CH2F2混合ガス（流量比20%／80%)でコンタクトホールをエッチングした場合と，既存エッチングガスであるc-C4F8／CH2F2／O2混合ガス(流量比17%／76.6%／6.4%)の最適エッチング条件であるICP放電電
力400W,バイアス電力25W,圧力7.5mTorr (9.975 Pa) でコンタクトホールをエッチングし
た場合との、エッチング速度と平面に対する直径0.2μmのエッチング速度の低下率を比較し表３に示した。
【００４５】
【表３】
2015159308.tif 000004
【００４６】
CF3CF=CF2／CH2F2混合ガスの場合はO2を添加しなくても、最適条件でのc-C4F8／CH2F2
／O2混合ガスよりもエッチング速度の低下率が小さい。従って、異なった大きさのパターンをほぼ同じエッチング速度でエッチングでき、下地をエッチングする時間が少なくなりダメージの少ない半導体デバイスの製作に好ましく利用できる。