JPH07107898B2 - 表面処理方法および装置 - Google Patents
表面処理方法および装置Info
- Publication number
- JPH07107898B2 JPH07107898B2 JP60088550A JP8855085A JPH07107898B2 JP H07107898 B2 JPH07107898 B2 JP H07107898B2 JP 60088550 A JP60088550 A JP 60088550A JP 8855085 A JP8855085 A JP 8855085A JP H07107898 B2 JPH07107898 B2 JP H07107898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- etching
- neutral
- ions
- particle beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、試料表面のエッチングや改質などの目的に使
用される表面処理方法および装置に関し、特に試料表面
の微細構造の高精度加工を可能にする表面処理方法およ
び装置に関する。
用される表面処理方法および装置に関し、特に試料表面
の微細構造の高精度加工を可能にする表面処理方法およ
び装置に関する。
従来、プラズマを用いたいわゆるドライエツチング装置
では、高周波グロー放電により反応性気体をプラズマ化
させ、発生したイオンや化学的に活性な原子や分子を試
料表面に入射させて被エツチング物質を化学反応によつ
てエツチングする方法が広く採用されている。このと
き、いわゆるエツチングマスクの寸法に忠実な高精度加
工をするために、被エツチング基板表面に垂直にイオン
を入射させることが不可欠で、この目的のために種種の
方法が用いられている。たとえば、反応性イオンエツチ
ングもしくは反応性スパツタ法と呼ばれる方法では、被
エツチング試料をプラズマを発生させるための高周波電
力を入力する電極上に設置し、高周波電極に誘起される
自己バイアスと称する負のバイアスにより、プラズマ中
の正イオンを加速して試料表面に入射させている。ま
た、イオンシヤワーエツチングと呼ばれる方法ではイオ
ン源で生成された正イオンが加速電極により加速されて
試料表面に垂直に入射する。いずれの場合にもイオンを
生成するプラズマ中でイオン化されるには至つていない
が励起状態にあり化学的活性の高い中性ラジカルと呼ば
れる原子，分子が多量に発生して、上記イオンと同様に
試料表面に達する。この中性ラジカルはエツチング反応
に寄与するので、エツチング速度を増大させる反面、イ
オンのような方向性がないため、エツチングは等方的に
進行して、高精度エツチングを損う。
では、高周波グロー放電により反応性気体をプラズマ化
させ、発生したイオンや化学的に活性な原子や分子を試
料表面に入射させて被エツチング物質を化学反応によつ
てエツチングする方法が広く採用されている。このと
き、いわゆるエツチングマスクの寸法に忠実な高精度加
工をするために、被エツチング基板表面に垂直にイオン
を入射させることが不可欠で、この目的のために種種の
方法が用いられている。たとえば、反応性イオンエツチ
ングもしくは反応性スパツタ法と呼ばれる方法では、被
エツチング試料をプラズマを発生させるための高周波電
力を入力する電極上に設置し、高周波電極に誘起される
自己バイアスと称する負のバイアスにより、プラズマ中
の正イオンを加速して試料表面に入射させている。ま
た、イオンシヤワーエツチングと呼ばれる方法ではイオ
ン源で生成された正イオンが加速電極により加速されて
試料表面に垂直に入射する。いずれの場合にもイオンを
生成するプラズマ中でイオン化されるには至つていない
が励起状態にあり化学的活性の高い中性ラジカルと呼ば
れる原子，分子が多量に発生して、上記イオンと同様に
試料表面に達する。この中性ラジカルはエツチング反応
に寄与するので、エツチング速度を増大させる反面、イ
オンのような方向性がないため、エツチングは等方的に
進行して、高精度エツチングを損う。
このため、化学反応性の高い中性ラジカルのエツチング
への寄与を防ぐため、たとえばイオンアシスト法（例え
ば米国特許第4226666号）と呼ばれるエツチング方法で
はプラズマイオン源から取り出して試料表面に導くのは
イオンのみとして、これとは別に塩素など被エツチング
試料表面に吸着され易く、かつイオンが入射するとイオ
ンの運動エネルギーを受けて化学的活性を帯びる元素等
を被エツチング面上に導入してエツチング反応を生ぜし
めている。この方法では、等方的に入射する中性ラジカ
ルがないので、エツチングは完全に入射イオンの方向の
みによつて決まり、エツチングパターンの端部が垂直な
高精度な加工が期待できる。
への寄与を防ぐため、たとえばイオンアシスト法（例え
ば米国特許第4226666号）と呼ばれるエツチング方法で
はプラズマイオン源から取り出して試料表面に導くのは
イオンのみとして、これとは別に塩素など被エツチング
試料表面に吸着され易く、かつイオンが入射するとイオ
ンの運動エネルギーを受けて化学的活性を帯びる元素等
を被エツチング面上に導入してエツチング反応を生ぜし
めている。この方法では、等方的に入射する中性ラジカ
ルがないので、エツチングは完全に入射イオンの方向の
みによつて決まり、エツチングパターンの端部が垂直な
高精度な加工が期待できる。
しかし、上記のようなイオンアシスト法でも、エツチン
グの方向性は十分完全ではない。その原因はイオンの入
射に伴つて試料表面からエネルギーが５〜10eVの多量の
２次電子が発生し、これがあらゆる方向に飛散して、エ
ツチング中にパターンの側壁にも達して、吸着されてい
る塩素等を活性化させ、エツチング反応させるに至るこ
とが一因と考えられる。
グの方向性は十分完全ではない。その原因はイオンの入
射に伴つて試料表面からエネルギーが５〜10eVの多量の
２次電子が発生し、これがあらゆる方向に飛散して、エ
ツチング中にパターンの側壁にも達して、吸着されてい
る塩素等を活性化させ、エツチング反応させるに至るこ
とが一因と考えられる。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記のようなエツチングパターン側壁
でのエツチング反応を抑制し、側壁が垂直でエツチング
マスク寸法通りの高精度エツチングをすることのできる
表面処理方法および得られる装置を提供することにあ
る。
でのエツチング反応を抑制し、側壁が垂直でエツチング
マスク寸法通りの高精度エツチングをすることのできる
表面処理方法および得られる装置を提供することにあ
る。
上記の目的を達成するため、本発明においては、従来ド
ライエツチング装置で用いられている正イオンのかわり
に、電荷交換反応で得られる中性の高速粒子（原子，分
子）ビームを生成してこれを試料表面に照射することを
特徴とする。中性の高速粒子や負イオンは正イオンと同
一のエネルギーで固体表面に入射したとき、一般に２次
電子放出率が正イオンの場合に比べて相当小さく、従つ
て２次電子による側壁付着ハロゲンの活性化を低減で
き、側壁部のエツチング反応を低減できる。すなわち、
本発明では高速粒子の並進運動エネルギーのみをエツチ
ング反応に利用し、表面に高速粒子が衝突して発生する
２次電子に起因するサイドエチツングを抑制するため、
高速粒子としてイオンの替りに中性化された原子もしく
は分子を利用することを特徴とする。
ライエツチング装置で用いられている正イオンのかわり
に、電荷交換反応で得られる中性の高速粒子（原子，分
子）ビームを生成してこれを試料表面に照射することを
特徴とする。中性の高速粒子や負イオンは正イオンと同
一のエネルギーで固体表面に入射したとき、一般に２次
電子放出率が正イオンの場合に比べて相当小さく、従つ
て２次電子による側壁付着ハロゲンの活性化を低減で
き、側壁部のエツチング反応を低減できる。すなわち、
本発明では高速粒子の並進運動エネルギーのみをエツチ
ング反応に利用し、表面に高速粒子が衝突して発生する
２次電子に起因するサイドエチツングを抑制するため、
高速粒子としてイオンの替りに中性化された原子もしく
は分子を利用することを特徴とする。
以下、本発明を実施例を参照して詳しく説明する。
実施例１ 第１図は、本発明になる中性粒子（原子，分子）ビーム
を用いた表面処理装置の概略図である。イオン源11内に
塩素ガスを導入して放電により塩素原子イオンCl+およ
び塩素分子イオンCl2 +を発生させ、イオン源に対して−
500Vにバイアスされた引き出し電極12によりCl+およびC
l2 +を加速してイオンビームを形成した。このビームを
約10-4TorrのCl2ガスが入つている電荷交換槽13の中を
約1mにわたつて通過させた。通過後のビーム中には電荷
交換によつて中性になつた高速のCl原子、Cl2分子のほ
かに電荷交換されなかつた高速のCl+,Cl2 +,電荷交換に
よつて生成した熱運動程度のエネルギしか持たないCl+,
Cl2 +,および電子が存在する。これらを除去して中性の
高速Cl,Cl2ビームのみを試料に導いて照射するため、ビ
ーム全体を電極対14によつて形成される電場を通過させ
る。上記条件のもとで中性化された高速のCl,Cl2ビーム
束は、イオン源から引き出したCl+,Cl2 +イオンビーム束
の約半分であつた。
を用いた表面処理装置の概略図である。イオン源11内に
塩素ガスを導入して放電により塩素原子イオンCl+およ
び塩素分子イオンCl2 +を発生させ、イオン源に対して−
500Vにバイアスされた引き出し電極12によりCl+およびC
l2 +を加速してイオンビームを形成した。このビームを
約10-4TorrのCl2ガスが入つている電荷交換槽13の中を
約1mにわたつて通過させた。通過後のビーム中には電荷
交換によつて中性になつた高速のCl原子、Cl2分子のほ
かに電荷交換されなかつた高速のCl+,Cl2 +,電荷交換に
よつて生成した熱運動程度のエネルギしか持たないCl+,
Cl2 +,および電子が存在する。これらを除去して中性の
高速Cl,Cl2ビームのみを試料に導いて照射するため、ビ
ーム全体を電極対14によつて形成される電場を通過させ
る。上記条件のもとで中性化された高速のCl,Cl2ビーム
束は、イオン源から引き出したCl+,Cl2 +イオンビーム束
の約半分であつた。
上記のようにして得られた中性の高速Cl,Cl2ビームをエ
ツチングマスクパターンを表面に形成したシリコン基板
からなる被エツチング試料15に照射した。このとき同時
に、試料近傍に配置したノズル16からCl2ガスを試料表
面に供給した。エツチング後試料断面を走査型電子顕微
鏡で観察するとマスクパターン寸法通りのエツチングが
実現できていることがわかつた。
ツチングマスクパターンを表面に形成したシリコン基板
からなる被エツチング試料15に照射した。このとき同時
に、試料近傍に配置したノズル16からCl2ガスを試料表
面に供給した。エツチング後試料断面を走査型電子顕微
鏡で観察するとマスクパターン寸法通りのエツチングが
実現できていることがわかつた。
実施例２ 実施例１において生成するイオンビームをAr+とし、こ
れを電荷交換槽中でAr原子と電荷交換することにより、
Arの中性高速ビームを得た。実施例１と同様に表面に塩
素を吸着させたシリコン基板にこのArビームを照射する
ことにより、シリコンをエツチングした。
れを電荷交換槽中でAr原子と電荷交換することにより、
Arの中性高速ビームを得た。実施例１と同様に表面に塩
素を吸着させたシリコン基板にこのArビームを照射する
ことにより、シリコンをエツチングした。
本発明の中性粒子（原子，分子）ビームを用いた表面処
理装置によれば、粒子が固体表面に入射した際の２次電
子の放出が、従来の正イオンを入射させる方法に比べて
低減できる。したがつて、本装置を微細パターンのエツ
チング加工に用いることによつて、２次電子に起因する
微細パターン側壁のいわゆるサイドエツチングを抑制で
きる効果がある。
理装置によれば、粒子が固体表面に入射した際の２次電
子の放出が、従来の正イオンを入射させる方法に比べて
低減できる。したがつて、本装置を微細パターンのエツ
チング加工に用いることによつて、２次電子に起因する
微細パターン側壁のいわゆるサイドエツチングを抑制で
きる効果がある。
さらに、本発明の中性粒子（原子，分子）ビームを用い
る表面処理方法によれば、試料表面に生じる電荷蓄積に
よる電位によつて試料表面に入射するビームの方向が偏
向されることはなく、被加工試料面に完全に垂直に原子
分子を入射させることができるのでより高精度なエツチ
ングができる。
る表面処理方法によれば、試料表面に生じる電荷蓄積に
よる電位によつて試料表面に入射するビームの方向が偏
向されることはなく、被加工試料面に完全に垂直に原子
分子を入射させることができるのでより高精度なエツチ
ングができる。
第１図は本発明の中性粒子（原子，分子）ビームを用い
た表面処理装置の構成図である。 11……イオン源、12……イオン引出し電極、13……電荷
交換槽、14……偏向電極、15……被エツチング試料、16
……ガス供給ノズル。
た表面処理装置の構成図である。 11……イオン源、12……イオン引出し電極、13……電荷
交換槽、14……偏向電極、15……被エツチング試料、16
……ガス供給ノズル。
Claims (3)
- 【請求項１】イオンを生成する手段と、該イオンを加速
してイオンビームとして引き出す手段と、該イオンビー
ムを電荷交換反応によって中性化せしめて中性粒子ビー
ムとする手段と、該中性粒子ビーム中に残存している電
荷粒子を偏向除去する手段と、この荷電粒子を偏向除去
された後の中性粒子ビームを表面処理されるべき試料の
表面に照射する手段と、該試料の表面に該試料表面に吸
着する反応性気体を供給する手段とを含んでなることを
特徴とする表面処理装置。 - 【請求項２】イオンを生成する段階と、該イオンを加速
してイオンビームとして引き出す段階と、該イオンビー
ムを電荷交換反応によって中性化せしめて中性粒子ビー
ムとする段階と、該中性粒子ビーム中に残存している電
荷粒子を偏向除去する段階と、この荷電粒子を偏向除去
された後の中性粒子ビームを表面処理されるべき試料の
表面に照射すると同時に該試料の表面に該試料表面に吸
着する反応性気体を供給する段階とを含んでなることを
特徴とする表面処理方法。 - 【請求項３】イオンを生成する段階と、該イオンを加速
してイオンビームとして引き出す段階と、該イオンビー
ムを電荷交換反応によって中性化せしめて中性粒子ビー
ムとする段階と、該中性粒子ビーム中に残存している電
荷粒子を偏向除去する段階と、この荷電粒子を偏向除去
された後の中性粒子ビームを表面処理されるべき試料の
表面に照射する段階とを含んでなり、かつ、上記試料の
表面には該試料表面への上記中性粒子ビームの照射に先
だって予め反応性気体が吸着せしめられていることを特
徴とする表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088550A JPH07107898B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 表面処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088550A JPH07107898B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 表面処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248428A JPS61248428A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH07107898B2 true JPH07107898B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=13945966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088550A Expired - Lifetime JPH07107898B2 (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 表面処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107898B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02187024A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法および該半導体装置の製造に用いられる処理装置 |
| JPH04302426A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Sony Corp | デジタル・エッチング方法 |
| JPH05326452A (ja) * | 1991-06-10 | 1993-12-10 | Kawasaki Steel Corp | プラズマ処理装置及び方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5761114Y2 (ja) * | 1980-05-30 | 1982-12-27 | ||
| FR2537768A1 (fr) * | 1982-12-08 | 1984-06-15 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'obtention de faisceaux de particules de densite spatialement modulee, application a la gravure et a l'implantation ioniques |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP60088550A patent/JPH07107898B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61248428A (ja) | 1986-11-05 |
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