蚀刻气体制造技术

本发明专利技术公开一种含有CHF2COF而成的蚀刻气体。该蚀刻气体可以含有选自O2、O3、CO、CO2、F2、NF3、Cl2、Br2、I2、XFn(式中，X表示Cl、I或Br、n为1≤n≤7的整数)、CH4、CH3F、CH2F2、CHF3、N2、He、Ar、Ne、Kr等、或选自CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、HI、HBr、HCl、CO、NO、NH3、H2等、或选自CH4、CH3F、CH2F2、CHF3中的至少1种气体作为添加物。该蚀刻气体不仅对抗蚀剂的选择比、加工形状等蚀刻性能优异，且容易获得，实质上不副产对环境有负担的CF4。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在以1C、LSI、TFT等为代表的薄膜器件制造中使用的蚀刻气体。特别涉及兼顾环境性能和微细加工性能的蚀刻气体。
技术介绍
在半导体薄膜器件制造工艺、光器件制造工艺、超钢材料制造工艺等中，利用CVD法、溅射法、溶胶凝胶法、蒸镀法等制造各种薄膜、厚膜等。另外，在半导体或IC、LSI、TFT等半导体的制造过程中，为了形成电路图案而进行部分除去薄膜材料的气体蚀刻。现在，在薄膜器件制造中用于形成电路的蚀刻一直使用CF4、C2F6, C3F8等全氟化碳(PFC)作为蚀刻气体。但是，由于这些气体在环境中长期稳定存在，因而全球变暖潜能值被评价为较高，对环境的不良影响成为问题。 例如，根据第4次IPCC报告书，它们的GWP(全球变暖潜能值Global WarmingPotential) (100 年值)为 CF4:7390、C2F6:12200、C3F8:8830。进而，C2F6、C3F8 等具有 CF3 基的部分结构的蚀刻气体在堆积室(腔室)内产生CF3自由基或离子等活性种，虽发挥蚀刻效果，但若CF3活性种与F自由基或离子的F活性种接触，则会进行再结合而副产CF4。根据日本环境省地球环境局环境保全对策课氟利昂等对策推进室发行(平成21年3月发行)的PFC破坏处理指南，记载有CF4为环境中最难以分解的PFC，仅在与其他氟利昂类的破坏处理同等的条件下可能无法进行充分的破坏处理。作为代替这些PFC的全球变暖潜能值低的含氟蚀刻气体，提出了 C0F2、CHF2OF (专利文献I)，CF3COF(专利文献2、3)等。关于这些气体，例如记载有CF3COF可以通过将蚀刻条件最优化，从而降低CF4的副产。现有技术文献专利文献专利文献I:日本特开2000-63826专利文献2:日本特开2000-265275专利文献3:日本特开2002-15818
技术实现思路
如前所述，虽然专利文献1、2中记载CF3COF可以通过将蚀刻条件最优化从而降低CF4的副产，但只要使用这样的具有CF3基的部分结构的蚀刻气体，就难以从根本上回避CF3活性种与F活性种的再结合。这样的话，如前述那样最优化的蚀刻条件基于微细加工速度或加工精度并非最优化，作为终极目的的加工精度等受CF4副产率的限制。实际上，在满足蚀刻速度、各向异性、长宽比、对抗蚀剂的选择比等要求性能的条件下通常大都难以降低CF4的副产。此外，在要求微细加工的蚀刻中，为了获得良好的各向异性，优选氟原子数与碳原子数的比(F/C)为接近I的化合物。例如，全氟化碳类时，CF4中F/C=4、C2F6中F/C=3、C3F8中为2. 7，碳原子数越长则越接近1，越接近这一要求，但沸点上升，作为气体的操作变得困难。进而，即使是CF3COF时，F/C=2也不是令人满意的值。因此，本专利技术的课题在于提供不仅蚀刻性能优异、容易获得、且实质上不副产对环境有负担的CF4的新型蚀刻气体。用于解决问题的方案本专利技术人等鉴于上述问题进行了深入研究，结果发现，CHF2COF可以满足蚀刻性能和环境安全性两者，从而完成了本专利技术。即，本专利技术为如下所述。 [专利技术I]一种蚀刻气体，其供于将由半导体、电介质或金属形成的薄膜蚀刻的用途，含有CHF2COF。[专利技术2]根据专利技术I的蚀刻气体，其中，半导体或电介质为含硅物质。[专利技术3]根据专利技术I或2的蚀刻气体，其中，蚀刻气体含有选自02、03、C0、C02、F2、NF3> Cl2, Br2, 12、XFn, CH4, CH3F, CH2F2, CHF3> N2, He、Ar、Ne、Kr 中的至少 I 种气体作为添加物，式XFn中，X表示Cl、I或Br，n表示I彡n彡7的整数。[专利技术4]根据专利技术I或2的蚀刻气体，其中，蚀刻气体含有选自CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H4' C3H6' C3H8' HI、HBr、HCl、CO、NO、NH3> H2、N2' He、Ar、Ne、Kr 的中至少 I 种气体作为添加物。[专利技术5]根据专利技术I 3的蚀刻气体，其中，蚀刻气体含有选自CH4、CH3F,CH2F2,CHF3中的至少I种气体作为添加物。[专利技术6]—种半导体膜、电介质膜或金属膜的蚀刻方法，其使用专利技术I 4的蚀刻气体。[专利技术7]—种蚀刻方法，其包括实施专利技术6的蚀刻方法，接着利用F2或O2进行灰化。附图说明图IA为实施例、比较例所使用的蚀刻用试样的截面示意图。图IB为蚀刻后的试样(有肩部脱落的情况)的截面示意图。图2为实施例、比较例所使用的远程等离子体装置的大致截面图。附图标记说明I 腔室2 接地3高频电源4第一气体导入口5第二气体导入口6第三气体导入口7蓝宝石管8感应线圈9 电子式压力计10排气通路11试样支架12试样21硅晶圆22SiO2层间绝缘膜23抗蚀剂 掩膜24肩部脱落部分具体实施例方式本专利技术的蚀刻气体由于含有CHF2COF因而不仅具有对环境的负担较轻的特征，而且具有蚀刻速度大、且不会引起装置腐蚀等这些在半导体的制膜过程中的优异的蚀刻性 能。因此，对于半导体制膜工艺中薄膜的基于蚀刻的微细加工是有用的。以下，详细地说明本专利技术。CHF2COF可以通过将作为洗涤剂、发泡剂等使用的HFE_254pc (CHF2CF2OMe) 或HFE-374pc-f (CHF2CF2OEt)等CHF2CF2OR(R为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基等烷基)的I-烷氧基-1，1，2，2-四氟乙烷催化分解而容易且定量地合成。此夕卜，HFE-254pc或HFE-374pc-f可以通过向工业上大量生产的四氟乙烯加成甲醇或乙醇从而合成，因此是非常容易获得的化合物。CHF2COF的沸点为0°C，因此无论作为液体、还是作为气体都是操作便利性高的清洁气体。此外，CHF2COF与水反应分解成二氟醋酸(CHF2COOH)和氟化氢(HF)，因此，通常可以通过水洗器清除，优选使用碱性水洗器。即使万一从处理工序中逃逸而释放到大气中，也会与大气中的雨或水蒸气反应而被容易地分解，因此对地球变暖的影响是极轻度的。作为现有的CF3COF与本专利技术的CHF2COF在性质上显著的不同点，可以列举出获得烯酮结构的容易度。已知CHF2COF如下述反应式那样可以获得CF2=C=O的烯酮结构。CF3COF的情况下，根据计算获得烯酮结构的反应是165. 9kcal的吸热反应，为了推进反应，在该自由能的基础上还需要活化能，因此可以说在现实中发生的可能性非常低。[化学式I]CHF2COF — CF2 = C = O+HF+48. 9kcal/molCF3COF — CF2 = C = 0+F2+165. 9kcal/mol反应热为B3LYP/6-311G+#的计算值。如实施例中所示，将CHF2COF作为蚀刻气体使用时，在各种条件下都完全没有检测出CF4，从这点来看，推断其通过与CF3COF完全不同的机理进行清洁。此外，CF3COF的情况下，例如在使用等离子体的蚀刻工序中，暂时产生的CF3活性种以某种概率与F活性种接触从而再结合而副产CF4。而与此相对，CHF2COF的情况下，即使CHF2活性种与F活性种接触，也仅副产比较容易分解的CHF3。从概率上说，也可以认为存在CHF3进一步分解而产生CF3活性种、其与F活性种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.01 JP 2009-2730311.一种蚀刻气体，其供于对由半导体、电介质或金属形成的薄膜进行蚀刻的用途，含有CHF2COF02.根据权利要求I所述的蚀刻气体，其中，半导体或电介质为含硅物质。3.根据权利要求I或2所述的蚀刻气体，其中，蚀刻气体含有选自02、O3>CO、CO2, F2,NF3> Cl2, Br2, 12、XFn, CH4, CH3F, CH2F2, CHF3> N2, He、Ar、Ne、Kr 中的至少 I 种气体作为添加物，式XFn中，X表示Cl、I或Br，n表示I彡...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田直门，毛利勇，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：