JPH04303930A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH04303930A JPH04303930A JP9334591A JP9334591A JPH04303930A JP H04303930 A JPH04303930 A JP H04303930A JP 9334591 A JP9334591 A JP 9334591A JP 9334591 A JP9334591 A JP 9334591A JP H04303930 A JPH04303930 A JP H04303930A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の電子ビ
ームを用いたドライエッチング方法、さらに詳しくはナ
ノメータレベルの精密な加工を化合物半導体に施すドラ
イエッチング方法に関する。
ームを用いたドライエッチング方法、さらに詳しくはナ
ノメータレベルの精密な加工を化合物半導体に施すドラ
イエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体へのドライ
エッチング技術は、半導体プロセス上重要である。特に
最近では、量子効果が現れるナノメータレベルのドライ
エッチング技術が注目されている。このようなナノメー
タレベルのドライエッチングには、集束電子ビームを用
いた塩素ガスのアシストエッチングが特願昭６１−３０
０７８５号明細書に提案されている。図３は、この従来
例で用いられた電子ビームアシストエッチング装置の概
略の構成を示す図である。
エッチング技術は、半導体プロセス上重要である。特に
最近では、量子効果が現れるナノメータレベルのドライ
エッチング技術が注目されている。このようなナノメー
タレベルのドライエッチングには、集束電子ビームを用
いた塩素ガスのアシストエッチングが特願昭６１−３０
０７８５号明細書に提案されている。図３は、この従来
例で用いられた電子ビームアシストエッチング装置の概
略の構成を示す図である。
【０００３】この電子ビームアシストエッチング装置は
、集束レンズ３０９、鏡筒３１０、電子ビームガン３１
１よりなる電子ビーム照射系と、試料室３０８と、副試
料室３０６と、反応性ガス収納室３０１とから構成され
ている。従来例においては、反応性ガスを用い、集束さ
れた電子ビーム照射により基板３０５を直接加工してい
る。すなわち、反応性ガスを反応性ガス収納室３０１に
入れ、基板３０５を試料台３０４にセットし加熱する。 電子ビーム照射系の鏡筒３１０と試料室３０８を１０−
５Ｔｏｒｒ程度以上の高真空に排気する。副試料室３０
６に設置されたピンホール３０７は、副試料室３０６内
部と外部との差を保つためと、電子ビーム３０２を基板
３０５上に照射するための通路として設置されている。 副試料室３０６と反応性ガス収納室３０１とは配管３０
３によって接続されており、試料室３０８を真空排気す
ることにより、ピンホール３０７を通して、副試料室内
部が真空排気される。反応性ガスは配管３０３及びその
先端の微小ノズル３１２を通り、副試料室３０６内部が
反応性ガスで充満される。ピンホールを通って集束され
た電子ビームが加熱基板３０５に照射され、照射された
場所の基板がエッチングされる。
、集束レンズ３０９、鏡筒３１０、電子ビームガン３１
１よりなる電子ビーム照射系と、試料室３０８と、副試
料室３０６と、反応性ガス収納室３０１とから構成され
ている。従来例においては、反応性ガスを用い、集束さ
れた電子ビーム照射により基板３０５を直接加工してい
る。すなわち、反応性ガスを反応性ガス収納室３０１に
入れ、基板３０５を試料台３０４にセットし加熱する。 電子ビーム照射系の鏡筒３１０と試料室３０８を１０−
５Ｔｏｒｒ程度以上の高真空に排気する。副試料室３０
６に設置されたピンホール３０７は、副試料室３０６内
部と外部との差を保つためと、電子ビーム３０２を基板
３０５上に照射するための通路として設置されている。 副試料室３０６と反応性ガス収納室３０１とは配管３０
３によって接続されており、試料室３０８を真空排気す
ることにより、ピンホール３０７を通して、副試料室内
部が真空排気される。反応性ガスは配管３０３及びその
先端の微小ノズル３１２を通り、副試料室３０６内部が
反応性ガスで充満される。ピンホールを通って集束され
た電子ビームが加熱基板３０５に照射され、照射された
場所の基板がエッチングされる。
【０００４】このような電子ビームアシストエッチング
は、イオンに比べて１万倍以上も軽い電子を照射するエ
ッチングであるから、電子ビームアシストエッチングで
加工された基板には従来のイオン照射を用いたドライエ
ッチングのようなイオン衝撃による損傷がない。したが
って電子ビームアシストエッチングによる基板は、イオ
ン照射ドライエッチングによる基板に比べて非常に低損
傷である。
は、イオンに比べて１万倍以上も軽い電子を照射するエ
ッチングであるから、電子ビームアシストエッチングで
加工された基板には従来のイオン照射を用いたドライエ
ッチングのようなイオン衝撃による損傷がない。したが
って電子ビームアシストエッチングによる基板は、イオ
ン照射ドライエッチングによる基板に比べて非常に低損
傷である。
【０００５】従来の技術では、反応性ガスを供給するこ
とにより、電子ビーム未照射部でもガスエッチングが起
きてしまう。ガスエッチングは等方的エッチングのため
エッチング部でサイドエッチングが起きてしまい、従っ
て従来例の電子ビームアシストエッチング法は、量子効
果が現れるナノメータレベルのパターン形成には適用で
きない。
とにより、電子ビーム未照射部でもガスエッチングが起
きてしまう。ガスエッチングは等方的エッチングのため
エッチング部でサイドエッチングが起きてしまい、従っ
て従来例の電子ビームアシストエッチング法は、量子効
果が現れるナノメータレベルのパターン形成には適用で
きない。
【０００６】本発明の目的は、サイドエッチングがなく
電子ビーム照射部だけをエッチングすることができ、こ
れにより超微細加工を可能とするドライエッチング方法
を提供することにある。
電子ビーム照射部だけをエッチングすることができ、こ
れにより超微細加工を可能とするドライエッチング方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＩＩ −Ｖ
族化合物半導体のドライエッチング方法において、前記
化合物半導体を酸素（Ｏ２ ） ガスもしくは酸素（Ｏ
２ ）ラジカルハロゲン原子を含む雰囲気に曝す表面酸
化工程と、この表面酸化工程で表面を酸化された前記化
合物半導体を反応性ガス又はラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより該化合物半導体を直接に
加工するエッチング工程と、このエッチング工程で加工
された前記化合物半導体を水素ガス又はラジカル雰囲気
に曝す酸化膜除去工程とを順次に繰り返すことを特徴と
する。
族化合物半導体のドライエッチング方法において、前記
化合物半導体を酸素（Ｏ２ ） ガスもしくは酸素（Ｏ
２ ）ラジカルハロゲン原子を含む雰囲気に曝す表面酸
化工程と、この表面酸化工程で表面を酸化された前記化
合物半導体を反応性ガス又はラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより該化合物半導体を直接に
加工するエッチング工程と、このエッチング工程で加工
された前記化合物半導体を水素ガス又はラジカル雰囲気
に曝す酸化膜除去工程とを順次に繰り返すことを特徴と
する。
【０００８】
【作用】本発明は、酸素（Ｏ２ ）ガス又は酸素ラジカ
ル（Ｏ＊ ）を含む雰囲気に化合物半導体表面を曝すこ
とにより、化合物半導体表面及びエッチング側壁が酸化
され酸化膜で保護される。電子ビームによるエッチング
では、電子ビームが照射されている部分だけ酸化膜が除
去されて反応性ガスと電子ビームによるエッチングが進
む。従って、エッチング工程と表面酸化工程を繰り返す
ことにより、エッチング側壁が酸化膜により保護され、
ガスエッチングによるサイドエッチングが抑制され電子
ビーム照射部のみがエッチングできる。更に、エッチン
グ工程の次の酸化膜除去工程により表面および側壁の酸
化膜を一旦除去してから新たに表面酸化工程に戻るので
、側壁や非エッチング領域が表面から深く過度に酸化さ
れることがなく、既に表面近傍にデバイスの活性領域が
存在したり、もしくは将来形成される場合にも問題がな
い。また、将来のデバイス製造工程における酸化膜の除
去が容易となる。
ル（Ｏ＊ ）を含む雰囲気に化合物半導体表面を曝すこ
とにより、化合物半導体表面及びエッチング側壁が酸化
され酸化膜で保護される。電子ビームによるエッチング
では、電子ビームが照射されている部分だけ酸化膜が除
去されて反応性ガスと電子ビームによるエッチングが進
む。従って、エッチング工程と表面酸化工程を繰り返す
ことにより、エッチング側壁が酸化膜により保護され、
ガスエッチングによるサイドエッチングが抑制され電子
ビーム照射部のみがエッチングできる。更に、エッチン
グ工程の次の酸化膜除去工程により表面および側壁の酸
化膜を一旦除去してから新たに表面酸化工程に戻るので
、側壁や非エッチング領域が表面から深く過度に酸化さ
れることがなく、既に表面近傍にデバイスの活性領域が
存在したり、もしくは将来形成される場合にも問題がな
い。また、将来のデバイス製造工程における酸化膜の除
去が容易となる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に用いる電子ビ
ームアシストエッチング装置の主要部の概略の構成を示
す図、図２は本発明の一実施例を説明する工程図である
。
に説明する。図１は、本発明の一実施例に用いる電子ビ
ームアシストエッチング装置の主要部の概略の構成を示
す図、図２は本発明の一実施例を説明する工程図である
。
【００１０】図１の装置は、電子ビームガン１０１、集
束レンズ１０２、鏡筒１０４からなる電子ビーム照射系
と、試料室１０８および、微小ノズル１０６とラジカル
発生管１１１とを備えている。微小ノズル１０６は、図
示しないが反応性ガス収納室に接続される配管の先端部
を構成しており、ラジカル発生管１１１は図示しない、
酸素ガス１０９および水素ガス１１０の収納室に接続さ
れる配管の先端部を構成している。酸素ガス１０９およ
び水素ガス１１０は、バルブにより切り換えて使用でき
るようになっている。また、ラジカル発生管１１１は図
示していないが、マイクロ波によりＥＣＲプラズマを発
生させる方式のものである。
束レンズ１０２、鏡筒１０４からなる電子ビーム照射系
と、試料室１０８および、微小ノズル１０６とラジカル
発生管１１１とを備えている。微小ノズル１０６は、図
示しないが反応性ガス収納室に接続される配管の先端部
を構成しており、ラジカル発生管１１１は図示しない、
酸素ガス１０９および水素ガス１１０の収納室に接続さ
れる配管の先端部を構成している。酸素ガス１０９およ
び水素ガス１１０は、バルブにより切り換えて使用でき
るようになっている。また、ラジカル発生管１１１は図
示していないが、マイクロ波によりＥＣＲプラズマを発
生させる方式のものである。
【００１１】本実施例では、まずＧａＡｓ基板１０７を
試料室１０８内の試料台上に設置し、このＧａＡｓ基板
１０７を６０℃に加熱し（図２（ａ））、酸素ガス１０
９をラジカル発生管１１１に導入して酸素ラジカル１０
９ａを発生させ、厚さ１ｎｍ程度の極く薄い酸化膜１１
２を生じさせた（表面酸化工程、図２（ｂ））。
試料室１０８内の試料台上に設置し、このＧａＡｓ基板
１０７を６０℃に加熱し（図２（ａ））、酸素ガス１０
９をラジカル発生管１１１に導入して酸素ラジカル１０
９ａを発生させ、厚さ１ｎｍ程度の極く薄い酸化膜１１
２を生じさせた（表面酸化工程、図２（ｂ））。
【００１２】次に、純塩素ガスからなる反応性ガス１０
５を微小ノズル１０６からＧａＡｓ基板１０７の表面に
導入し、電子ビーム照射系から加速電圧５．６ＫｅＶの
集束された電子ビーム１０３を幅０．１μｍ、長さ１０
０μｍの細線領域に１０秒間照射してエッチングを行っ
た（エッチング工程、図２（ｃ））。このとき、ＧａＡ
ｓ基板１０７の表面付近の塩素ガス圧は１×１０−３Ｔ
ｏｒｒとした。この結果、電子ビーム照射領域と同じく
幅０．１μｍのエッチング溝を深さ１．７ｎｍで１００
μｍの長さにわたって形成できた。
５を微小ノズル１０６からＧａＡｓ基板１０７の表面に
導入し、電子ビーム照射系から加速電圧５．６ＫｅＶの
集束された電子ビーム１０３を幅０．１μｍ、長さ１０
０μｍの細線領域に１０秒間照射してエッチングを行っ
た（エッチング工程、図２（ｃ））。このとき、ＧａＡ
ｓ基板１０７の表面付近の塩素ガス圧は１×１０−３Ｔ
ｏｒｒとした。この結果、電子ビーム照射領域と同じく
幅０．１μｍのエッチング溝を深さ１．７ｎｍで１００
μｍの長さにわたって形成できた。
【００１３】次に、酸素ガス１０９を水素ガス１１０に
切り替え、ラジカル発生管１１１から水素ラジカル１１
０ａを１０分間発生させ、ＧａＡｓ基板１０７表面の酸
化膜１１２を除去した（酸化膜除去工程、図２（ｄ））
。このときの基板温度は３００℃とした。
切り替え、ラジカル発生管１１１から水素ラジカル１１
０ａを１０分間発生させ、ＧａＡｓ基板１０７表面の酸
化膜１１２を除去した（酸化膜除去工程、図２（ｄ））
。このときの基板温度は３００℃とした。
【００１４】続いて、ＧａＡｓ基板１０７の温度を６０
℃に戻し、再び酸素ラジカルを発生させて表面に厚さ１
ｎｍの酸化膜を生じさせた。このときには、既にエッチ
ングされた溝の側壁も酸化膜で保護される（表面酸化工
程、図２（ｅ））。
℃に戻し、再び酸素ラジカルを発生させて表面に厚さ１
ｎｍの酸化膜を生じさせた。このときには、既にエッチ
ングされた溝の側壁も酸化膜で保護される（表面酸化工
程、図２（ｅ））。
【００１５】この後は、再びエッチング工程に戻り、以
下これらの工程を繰り返した。３０回繰り返したところ
、約５０ｎｍの深さで幅０．１μｍ、長さ１００μｍの
エッチング溝を形成できた。
下これらの工程を繰り返した。３０回繰り返したところ
、約５０ｎｍの深さで幅０．１μｍ、長さ１００μｍの
エッチング溝を形成できた。
【００１６】本実施例で、電子ビームを当てる時間を長
したところ、エッチング速度が上がり時間の節約にはな
るが、余り長時間になると側壁を保護している酸化膜が
次第に除去されガスエッチングによりエッチング幅が広
がってしまうと言う問題があった。逆に、電子ビームを
当てる時間を少なくしてその代わり、工程の繰り返し数
を上げると、エッチング溝の幅を更に狭めることができ
る。但し、この方法は、時間が掛かることとなる。
したところ、エッチング速度が上がり時間の節約にはな
るが、余り長時間になると側壁を保護している酸化膜が
次第に除去されガスエッチングによりエッチング幅が広
がってしまうと言う問題があった。逆に、電子ビームを
当てる時間を少なくしてその代わり、工程の繰り返し数
を上げると、エッチング溝の幅を更に狭めることができ
る。但し、この方法は、時間が掛かることとなる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によるドライエッチング方法では
、ガスエッチングによるサイドエッチングがなく電子ビ
ーム照射部だけをエッチングすることができるから、電
子ビーム径を１０ｎｍ程度まで集束してエッチングする
ことにより超微細加工が可能である。
、ガスエッチングによるサイドエッチングがなく電子ビ
ーム照射部だけをエッチングすることができるから、電
子ビーム径を１０ｎｍ程度まで集束してエッチングする
ことにより超微細加工が可能である。
【００１８】更に、酸化膜除去工程により表面および側
壁の酸化膜を一旦除去してから新たに表面酸化工程に戻
るので、側壁や非エッチング領域が表面から深く過度に
酸化されることがなく、既に表面近傍にデバイスの活性
領域が存在したり、もしくは将来形成される場合にも問
題がない。また、将来のデバイス製造工程における酸化
膜の除去が容易となる。
壁の酸化膜を一旦除去してから新たに表面酸化工程に戻
るので、側壁や非エッチング領域が表面から深く過度に
酸化されることがなく、既に表面近傍にデバイスの活性
領域が存在したり、もしくは将来形成される場合にも問
題がない。また、将来のデバイス製造工程における酸化
膜の除去が容易となる。
【００１９】従って本発明は、量子効果が現れるナノメ
ータレベルのパターン形成に適用が可能である。
ータレベルのパターン形成に適用が可能である。
【図１】本発明の一実施例に用いる電子ビームアシスト
エッチング装置の概略の構成を示す図。
エッチング装置の概略の構成を示す図。
【図２】本発明の一実施例の工程図。
【図３】従来例で用いられた電子ビームアシストエッチ
ング装置の概略の構成を示す図。
ング装置の概略の構成を示す図。
１０１，３１１ 電子ビームガン１０２，３０９
集束レンズ １０３，３０２ 集束電子ビーム１０４，３１０
鏡筒 １０５ 反応性ガス １０６ 微小ノズル １０７，３０５ ＧａＡｓ基板 １０８，３０８ 試料室 １０９ 酸素ガス、１０９ａ…酸素ラジカル１１
０ 水素ガス、１１０ａ…水素ラジカル１１１
ラジカル発生管 １１２ 酸化膜 ３０１ 反応性ガス収納室 ３０３ 配管 ３０４ 試料台 ３０６ 副試料室 ３０７ ピンホール
集束レンズ １０３，３０２ 集束電子ビーム１０４，３１０
鏡筒 １０５ 反応性ガス １０６ 微小ノズル １０７，３０５ ＧａＡｓ基板 １０８，３０８ 試料室 １０９ 酸素ガス、１０９ａ…酸素ラジカル１１
０ 水素ガス、１１０ａ…水素ラジカル１１１
ラジカル発生管 １１２ 酸化膜 ３０１ 反応性ガス収納室 ３０３ 配管 ３０４ 試料台 ３０６ 副試料室 ３０７ ピンホール
Claims (1)
- 【請求項１】 ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体のドライ
エッチング方法において、前記化合物半導体を酸素（Ｏ
２ ）ガス又は酸素ラジカル（Ｏ＊）を含む雰囲気に曝
す表面酸化工程と、この表面酸化工程で表面を酸化され
た前記化合物半導体にハロゲン原子を含む反応性ガス又
はラジカル雰囲気中で集束電子ビームを照射することに
より該化合物半導体を直接に加工するエッチング工程と
、このエッチング工程で加工された前記化合物半導体を
水素ガス又はラジカルを含む雰囲気に曝す酸化膜除去工
程とを順次に繰り返すことを特徴とするドライエッチン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334591A JPH04303930A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334591A JPH04303930A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303930A true JPH04303930A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=14079683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9334591A Withdrawn JPH04303930A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303930A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115453A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP9334591A patent/JPH04303930A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115453A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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