JPH0265133A

JPH0265133A - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH0265133A
Application number: JP21605188A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-03-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ドライエツチング方法に関する。本発明のド
ライエツチング方法は、例えば半導体製造プロセスにお
けるエツチング技術に利用でき、その他各種産業におけ
るエツチング技術として利用できるものである。

〔発明の概要〕

本発明のエツチング方法は、被エツチング体にエツチン
グガスを吸着させ、その吸着部分に励起された活性種を
照射させてエツチングを行うので、照射方向を定めるこ
とによって方向性をもつ異方性エツチングとして具体化
でき、かつ、ダメージや汚染の小さいエツチング技術と
して実施できるものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

ドライエツチング方法は、各種の産業分野で用いられて
いる。特に電子材料製造の分野において、例えばＬＳＩ
製造プロセスなど半導体製造プロセス等に必要不可欠な
技術となっている。

代表的なドライエツチング方法に、反応性イオンエツチ
ング法（ＲＩ　Ｅ）がある。しかし従来のＲＩＥ技術は
、益々きびしくなる近年の諸要求に対し、必ずしも充分
に応え得るものではない。従来のＲＩＥ技術の問題点の
中には、本質的にＲＩＥ自体の問題として、避は得ない
ものもある。例えば、微細加工、低ダメージという要求
に対しては、ＲＩＥ技術は、次のような原理的な問題を
もつ。

■イオン衝撃によるダメージが避けられない。

ＲＩＥは反応性イオンを用いて、これを被エツチング体
に打ちあてることによりエツチングを行うので、程度の
差はあれ、イオン衝撃は避は得ないのである。

■ガスによる汚染の可能性がある。ＲＩＥは反応ガスを
エツチングガスとして用いるので、そのガス固有の汚染
原因、または不純物による汚染原因を完全に無くするこ
とは不可能である。

■プラズマイオンエツチングの場合、プラズマ中の荷電
粒子に起因する照射ダメージの可能性がある。

上記のようにＲＩＥ技術は、本質的に避は得ない欠点を
いくつか存するが故に、これに代わる更にダメージの少
ない方向性エツチング技術、乃至はダメージフリーの方
向性エツチング技術が模索され続けている。

一方本出願人は先に、ダメージや汚染の小さいエツチン
グ技術として、特開昭６１−２８３１２９号に係る発明
を提案した。これは活性な材料より成る層にエツチング
ガスを吸着させ、該吸着部分を処理することにより、該
吸着されたエツチングガスによって該吸着部分を除去す
る技術である。この技術はダメージ及び汚染の防止とい
う点できわめてすぐれているが、エツチング除去される
部分は、エツチングガスが吸着されることにより決定さ
れる。従って、方向性をもたせた異方性エツチングとし
て実施するには、エツチングガスの吸着にも方向性をも
たせなければならない。しかし車に吸着させるだけでは
かかる方向性をもたせることはできず、例えば吸着部分
を定める特別な技術を用いるなどの必要が出て来る。よ
って方向性をもつ異方性エツチングとしては、使用しに
くいものであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決して、ダメー
ジ及び汚染が小さ（、しかも方向性をもたせることがで
きるドライエツチング方法を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明のドライエツチング方法は、被エツチング体にエ
ツチングガスを吸着させ、前記吸着部分に励起された活
性種を照射させることを特徴とする。

本発明の構成について、後記詳述する本発明の一実施例
を示す第１図を参照して説明すると、次のとおりである
。

例えば第１図の如く、被エツチング体ｌをチェンバー２
内に置き、この被エツチング体１にまずエツチングガス
を吸着させる。ガスの吸着は、化学的な手段、または物
理的な手段によって達成できる。例えば被エツチング体
１の一部または全部を、ガスを吸着する化学的に活性な
材料により形成することにより、実現することができる
。あるいは被エツチング体１の一部または全部を冷却し
て、該冷却された部分にガスを吸着させるようにして実
現することもできる。ガス吸着には、圧力変化を利用す
ることができ、例えば減圧したチェンバー２内にガスを
流入させて、吸着させるようにすることができる。

次いで、上記吸着部分に、例えば第１図に例示のノズル
３から、励起された活性種を照射する。

活性種とは、例えば放電により励起されて活性化された
ものである。このような活性種を照射すると、被エツチ
ング体１におけるその照射された部分のみが、選択的に
、かつ吸着された深さでのみ、エツチング除去される。

〔作用〕

上述のように本発明のドライエツチング方法は、被エツ
チング体にエツチングガスを吸着させ、吸着部分に励起
された活性種を照射させてエツチングを行うので、活性
種の照射方向を定めることができる。例えばノズル噴射
により照射する場合は、その噴射方向により方向が決ま
ることになり、従ってこの方向によって、選択的にエツ
チングの方向性を定めることができる。

かつ本発明のエツチング方法は、エツチングガスの吸着
現像を利用するので、ダメージ及び汚染が小さいという
利点をもつ。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例について、第１図を参照して説明
する。

この実施例は、ノズル噴流を利用して活性種を噴射する
ことにより、活性種を被エツチング体に照射する態様で
、本発明を実施したものである。

特に、ＲＦ（高周波）放電によって形成した活性種を、
この放電室先端に設けた内径１〜２朋のノズルから、１
０−４〜１０−５Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ台の高真空試料室（チ
ェンバー）内に設置された試料に向けて圧力差を利用し
て噴出することで、方向性エツチングをダメージレスで
行うようにしたものである。

なお、単にノズル噴流を利用してエツチングを行おうと
する技術は、これによってダメージフリーの異方性加工
をすることがある程度迄可能ではあるが、エツチングに
寄与する活性種がノズル噴流部のみに限定されるため、
実用的なエツチング速度が得られないという致命的な問
題がある。よって単にノズル噴流を利用しただけのエツ
チング技術は、事実上実用不可能である。これに対し、
本発明ではエツチングガスを吸着させた吸着部分に活性
種を照射するので、実用上充分なエツチング速度が得ら
れる。

以下本実施例につき、具体的に詳述する。

第１図に示すのは、放電室４、被エツチング体１を処理
する処理室をなすチェンバー２、及びガス噴出部である
ノズル３を存するノズル噴流エツチング装置である。５
は放電を行わせる高周波電源である。

本実施例は、本発明をＬＳＩプロセル製造におけるエツ
チングに適用したものであって、被エツチング体１は、
半導体ウェハである。特に本実施例では、被エツチング
体１の一部または全部を、化学的に活性なＡｓ５Ｇ（ヒ
素シリケートガラス）で形成したウェハを用いた。また
本実施例では、チェンバー２の圧力を１０−’Ｔｏｒｒ
の真空とし、放電室４の圧力はＩＴｏｒｒとした。上記
のように被エツチング物をＡｓ５Ｇとし、まず、放電せ
ずにエッチャントたり得る反応性ガスをノズルから上記
圧力差を利用して被エツチング体１のエツチングすべき
領域に噴出する。チェンバー２内は真空状態であるから
、ここで急激な圧力変化が生じ、この圧力により化学的
に活性な材料であるＡｓ５Ｇの表面にエツチングガスが
吸着される。

この後、放電室４において放電を行って、活性種を作り
、これを放電室４の先端部に位置するノズル３から、前
記圧力差を利用するか、あるいはその他の噴出手段によ
り、該活性種を前記吸着層めがけて、噴流として照射す
る。これにより、噴射により決まる方向及び位置で、被
エツチング体１の特定の場所に活性種が照射され、あび
せられることになり、その領域のみ選択的に、かつ吸着
層の分だけ、高速でエツチングが進行する。

吸着層がエツチングされた後は、同じ工程を間欠的に繰
り返してゆけば、所望の深さが得られる。

上記実施例では、エツチングガスを吸着させるために、
Ａｓ５Ｇという化学的に活性な材料を用いて、ここにガ
ス吸着が行われるようにした。その他Ａｓ５Ｇと同様な
作用を有するものは、いずれも利用できる。このような
エツチングガスを吸着させるための化学的に活性な材料
としては、」二記Ａｓ５Ｇのほか、例えば、ＰＳＧ等の
不純物含有ガラスがある。エツチングガスは、被エツチ
ング体１の材質によって定められるが、例えば上記Ａｓ
５Ｇの如くシリコン系の物質が被エツチング物質である
場合、ハロゲン系エツチングガス、特に含Ｆエツチング
ガスで、Ｆ／Ｃ（フッ素／炭素）比が１：１以上にフッ
素リッチになっているものを使用できる。これらについ
ては、特開昭６１−２８３１２９号公報に記載の技術を
参考にすることができる。

また、上記実施例は材料として活性なものを用いること
により、ガス吸着を達成したが、被エツチング体を冷却
することにより、ガス吸着を行わせるように構成するこ
とができる。例えば、第１図において、被エツチング体
１であるウェハーを設面した試料台６を冷却可能にして
おき、例えば−１００℃前後に冷却して、かかる冷却に
より、照射したガスを被エツチング体１の表面に吸着さ
せるようにしてもよい。例えば、試料台６中を、エタノ
ールを媒体として循環させ、冷却するときは液体窒素で
冷やし、さらにヒータを併用して、温度制御するように
構成できる。

このように冷却によりエツチングガスを吸着させる場合
は、活性な材料を被エツチング物とする必要がないので
、本発明を各種の被エツチング材料に対して汎用させる
ことができる。

なお、活性種を照射する装置、例えば活性種の噴流を作
り出す装置も、第１図に限られるものではなく、適宜変
更できるのは言うものでもなく、本発明を実施できる構
成になっているものであればよい。

上述した実施例においては、活性種を生成する反応室（
具体的には放電室４）と、先端のノズル３と、該反応室
（放電室４）よりも高真空にできるエツチング処理室で
あるエツチングチェンバー２と、ノズル３近傍の、距離
可変の試料設置台６（距離可変にすることで、制御性を
高めることができる）をもつ噴流エツチング装置を用い
た。かつ被エツチング体表面を化学的に活性な状態にし
ておき、該表面にエッチャントたり得る反応ガスを吸着
させる工程と、活性種のノズル噴流によってこれをエツ
チングする工程を１回、または数回繰り返すようにした
。この結果、ノズル噴流エツチングのエツチング速度を
向上させ、実用的なエツチング速度が得られるとともに
、ダメージ及び汚染のない異方性加工を行うことができ
た。

また本発明の別の好ましい態様では、被エツチング体を
一１４０℃程度の極低温（温度は被エツチング材料によ
って異なり、−１００℃程度のこともある）にすると、
ガスが吸着されるようになるという減少を利用して、例
えば試料設置台を低温冷却できる機構を有する装置を用
いて、上記エツチングガスの吸着を達成する。この態様
によれば、被エツチング材料に制限がないので、汎用性
に富むという利点がある。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明のドライエツチング方法は、ダメージ
及び汚染が小さく、しかも方向性をもたせたエツチング
方法とすることができるものである。

１２廃工、７ナノク°林（フエ用

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための、装置構
成図である。１・・・被エツチング体、２・・・チェンバー、３・・
・ノズル、４・・・放電室（反応室）。

Claims

【特許請求の範囲】

１、被エッチング体にエッチングガスを吸着させ、前記
吸着部分に励起された活性種を照射させることを特徴と
するドライエッチング方法。