JPH07211701A - エッチング装置 - Google Patents
エッチング装置Info
- Publication number
- JPH07211701A JPH07211701A JP6006185A JP618594A JPH07211701A JP H07211701 A JPH07211701 A JP H07211701A JP 6006185 A JP6006185 A JP 6006185A JP 618594 A JP618594 A JP 618594A JP H07211701 A JPH07211701 A JP H07211701A
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- JP
- Japan
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- plasma
- gas
- etching apparatus
- capillary plate
- sample
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- 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.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6095—Micromachined or nanomachined, e.g. micro- or nanosize
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】イオンによる損傷の問題を低減し、高速で微細
加工可能な半導体装置材料のエッチング装置を提供す
る。 【構成】真空紫外領域３の紫外線を発生させるプラズマ
発生手段と反応性粒子を形成する手段とを有し、真空紫
外線を発生させるプラズマ領域と反応性粒子を形成する
領域をマルチキャピラリプレート５により分離し、被加
工試料４に反応性粒子とマルチキャピラリプレート５に
より選別された方向成分の真空紫外線が供給される。
加工可能な半導体装置材料のエッチング装置を提供す
る。 【構成】真空紫外領域３の紫外線を発生させるプラズマ
発生手段と反応性粒子を形成する手段とを有し、真空紫
外線を発生させるプラズマ領域と反応性粒子を形成する
領域をマルチキャピラリプレート５により分離し、被加
工試料４に反応性粒子とマルチキャピラリプレート５に
より選別された方向成分の真空紫外線が供給される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の加工装置に
係り、特に、半導体材料の微細エッチング加工を行う装
置に関する。
係り、特に、半導体材料の微細エッチング加工を行う装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエッチング装置では気体をプラズ
マ状態にし、プラズマ中で発生する反応性イオンや中性
粒子を被加工基板に供給し、物理的効果と化学反応の両
方の効果でエッチングを行っていた。
マ状態にし、プラズマ中で発生する反応性イオンや中性
粒子を被加工基板に供給し、物理的効果と化学反応の両
方の効果でエッチングを行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では加速した
イオンを被加工試料に供給するため被加工基板表面で結
晶欠陥等の損傷を誘起し、半導体装置の性能を低下させ
る問題を有していた。
イオンを被加工試料に供給するため被加工基板表面で結
晶欠陥等の損傷を誘起し、半導体装置の性能を低下させ
る問題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は被加工試料に反
応性粒子を供給する手段と気体をプラズマ状態にする手
段と前記プラズマから発生した紫外線をマルチキャピラ
リプレートを介し前記被加工試料の表面に供給する手段
からなる。
応性粒子を供給する手段と気体をプラズマ状態にする手
段と前記プラズマから発生した紫外線をマルチキャピラ
リプレートを介し前記被加工試料の表面に供給する手段
からなる。
【０００５】
【作用】本発明では被加工試料の表面に供給された反応
性粒子の化学反応をマルチキャピラリを介し被加工試料
表面に垂直に入射した真空紫外線で支援する事でエッチ
ングが行われるため、従来装置で問題となっていたイオ
ンによる損傷の問題を低減できる。また本発明によるヘ
リウム等の高密度プラズマから発生する２０電子ボルト
程度のエネルギを持つ光は波長が非常に短いので、マル
チキャピラリにより方向性を制御されることで被加工試
料の微細なパターン内でも垂直に光を供給することが可
能であり微細加工性も有する。
性粒子の化学反応をマルチキャピラリを介し被加工試料
表面に垂直に入射した真空紫外線で支援する事でエッチ
ングが行われるため、従来装置で問題となっていたイオ
ンによる損傷の問題を低減できる。また本発明によるヘ
リウム等の高密度プラズマから発生する２０電子ボルト
程度のエネルギを持つ光は波長が非常に短いので、マル
チキャピラリにより方向性を制御されることで被加工試
料の微細なパターン内でも垂直に光を供給することが可
能であり微細加工性も有する。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の基本構成を示す。磁場発生用
コイル１とマイクロ波発生手段２によるマイクロ波によ
り紫外線発生領域としてプラズマ３が形成されている。
図１の実施例では紫外線発生領域３の原料ガスにヘリウ
ムを用いている。プラズマと被加工試料４（図１の実施
例ではシリコン単結晶基板を熱酸化したものを被加工試
料とし、シリコン酸化膜が加工対象である）の間には石
英で形成されたマルチキャピラリプレート５が設置され
ている。ここでマルチキャピラリプレート５とは石英等
で形成された微小な孔径の細管を束ね、プレート状にし
たものである。また被加工試料の表面付近ではＮＦ3ガ
スが導入されており、ＮＦ3ガスはプラズマ３を形成す
る手段である同一の磁場とマイクロ波により反応性粒子
発生状態にされ、励起され反応性粒子が被加工試料表面
に供給されている。
コイル１とマイクロ波発生手段２によるマイクロ波によ
り紫外線発生領域としてプラズマ３が形成されている。
図１の実施例では紫外線発生領域３の原料ガスにヘリウ
ムを用いている。プラズマと被加工試料４（図１の実施
例ではシリコン単結晶基板を熱酸化したものを被加工試
料とし、シリコン酸化膜が加工対象である）の間には石
英で形成されたマルチキャピラリプレート５が設置され
ている。ここでマルチキャピラリプレート５とは石英等
で形成された微小な孔径の細管を束ね、プレート状にし
たものである。また被加工試料の表面付近ではＮＦ3ガ
スが導入されており、ＮＦ3ガスはプラズマ３を形成す
る手段である同一の磁場とマイクロ波により反応性粒子
発生状態にされ、励起され反応性粒子が被加工試料表面
に供給されている。
【０００７】次に動作を説明する。ＮＦ3 ガスの放電で
形成された反応性粒子だけではシリコン酸化膜のエッチ
ング反応はあまり進行しない。そこで紫外線発生領域３
で発生した真空紫外線を同時にマルチキャピラリプレー
ト５を介し、被加工試料４表面に垂直に照射する。図１
の構成で形成されるヘリウムプラズマからは２０電子ボ
ルト程度のエネルギを持った光が多量に発生する。この
ような光はシリコン酸化膜の極表面で吸収され反応性粒
子とのエッチング反応を促進させる。またマルチキャピ
ラリプレート５を介し紫外線発生領域３からの光を被加
工試料４に照射することで光は被加工試料表面に対し垂
直に入射する成分のみが被加工試料面に到達する（その
他の成分はキャピラリ内で吸収される）。この時、ヘリ
ウムプラズマで発生する２０電子ボルト程度のエネルギ
を持った光は波長が非常に短いので（０.０６μｍ 程
度）微細なパターンを有する被加工試料でも底面に真空
紫外線を照射でき、微細なパターンをエッチングするこ
とが可能である。
形成された反応性粒子だけではシリコン酸化膜のエッチ
ング反応はあまり進行しない。そこで紫外線発生領域３
で発生した真空紫外線を同時にマルチキャピラリプレー
ト５を介し、被加工試料４表面に垂直に照射する。図１
の構成で形成されるヘリウムプラズマからは２０電子ボ
ルト程度のエネルギを持った光が多量に発生する。この
ような光はシリコン酸化膜の極表面で吸収され反応性粒
子とのエッチング反応を促進させる。またマルチキャピ
ラリプレート５を介し紫外線発生領域３からの光を被加
工試料４に照射することで光は被加工試料表面に対し垂
直に入射する成分のみが被加工試料面に到達する（その
他の成分はキャピラリ内で吸収される）。この時、ヘリ
ウムプラズマで発生する２０電子ボルト程度のエネルギ
を持った光は波長が非常に短いので（０.０６μｍ 程
度）微細なパターンを有する被加工試料でも底面に真空
紫外線を照射でき、微細なパターンをエッチングするこ
とが可能である。
【０００８】図１の実施例で用いたマルチキャピラリプ
レート５は細孔の径が１０μｍ、長さが１０mmであり、
また開口率は約４０％であった。このマルチキャピラリ
プレートの細孔の径は被加工試料表面での光の均一性等
の面から小さい方（しかし最小でも、用いる真空紫外線
の波長の１０倍程度以上）が理想的であるが、製作の容
易さ等を考慮すると１００μｍ以下が望ましい。ただし
同時に細孔の径に対する長さのアスペクト比を２０以上
にすることが光の垂直入射成分のみを分離するという点
とガスのコンダクタンスを小さくするという意味で必要
である。また図１の実施例では石英を主材とする材料で
形成されたマルチキャピラリプレートを用いたが、酸化
アルミニウムを主材とする材料で形成されたマルチキャ
ピラリプレートでも同様の効果がある。
レート５は細孔の径が１０μｍ、長さが１０mmであり、
また開口率は約４０％であった。このマルチキャピラリ
プレートの細孔の径は被加工試料表面での光の均一性等
の面から小さい方（しかし最小でも、用いる真空紫外線
の波長の１０倍程度以上）が理想的であるが、製作の容
易さ等を考慮すると１００μｍ以下が望ましい。ただし
同時に細孔の径に対する長さのアスペクト比を２０以上
にすることが光の垂直入射成分のみを分離するという点
とガスのコンダクタンスを小さくするという意味で必要
である。また図１の実施例では石英を主材とする材料で
形成されたマルチキャピラリプレートを用いたが、酸化
アルミニウムを主材とする材料で形成されたマルチキャ
ピラリプレートでも同様の効果がある。
【０００９】紫外線発生領域３と反応性ガスによる反応
性粒子発生領域６とはマルチキャピラリプレート５によ
り遮蔽されている。マルチキャピラリプレート５は細孔
の径と長さのアスペクト比が大きいためガスのコンダク
タンスが小さい。よって上記二つの領域間でガスの組成
比を変えることができる。
性粒子発生領域６とはマルチキャピラリプレート５によ
り遮蔽されている。マルチキャピラリプレート５は細孔
の径と長さのアスペクト比が大きいためガスのコンダク
タンスが小さい。よって上記二つの領域間でガスの組成
比を変えることができる。
【００１０】図１の実施例では紫外線発生領域３と反応
性粒子発生領域６にそれぞれ独立にヘリウムとＮＦ3 を
導入しているため紫外線発生領域３はヘリウムを主体と
したプラズマとなり、反応性粒子発生領域６はＮＦ3 を
主体としたプラズマとする事ができる。また図１の実施
例では紫外線発生領域３と反応性粒子発生領域６へのマ
イクロ波電力の供給をチューナ１３により制御してい
る。プラズマからの紫外線の発光強度は投入されるマイ
クロ波電力に依存する。よってチューナ１３によりプラ
ズマ６領域へのマイクロ波電力の供給を紫外線発生領域
３への供給に比べて小さくすることができ、反応性粒子
発生領域６で発生する混入ヘリウムによる発光をおさ
え、かつ紫外線発生領域３での紫外線発生強度を最大と
することができる。
性粒子発生領域６にそれぞれ独立にヘリウムとＮＦ3 を
導入しているため紫外線発生領域３はヘリウムを主体と
したプラズマとなり、反応性粒子発生領域６はＮＦ3 を
主体としたプラズマとする事ができる。また図１の実施
例では紫外線発生領域３と反応性粒子発生領域６へのマ
イクロ波電力の供給をチューナ１３により制御してい
る。プラズマからの紫外線の発光強度は投入されるマイ
クロ波電力に依存する。よってチューナ１３によりプラ
ズマ６領域へのマイクロ波電力の供給を紫外線発生領域
３への供給に比べて小さくすることができ、反応性粒子
発生領域６で発生する混入ヘリウムによる発光をおさ
え、かつ紫外線発生領域３での紫外線発生強度を最大と
することができる。
【００１１】図２はマイクロ波発生手段１４，１５およ
び導波管１６，１７で紫外線発生用プラズマと反応性粒
子発生用プラズマとにマイクロ波電力を独立に供給し、
かつ排気もそれぞれの領域で独立に行う場合の実施例で
ある。図２の構成とすることで紫外線発生領域１８と反
応性粒子発生領域１９とのガス組成の差をより大きくす
ることができ、かつ反応性粒子発生領域１９での混入ヘ
リウムによる発光を最小に低減することができる。
び導波管１６，１７で紫外線発生用プラズマと反応性粒
子発生用プラズマとにマイクロ波電力を独立に供給し、
かつ排気もそれぞれの領域で独立に行う場合の実施例で
ある。図２の構成とすることで紫外線発生領域１８と反
応性粒子発生領域１９とのガス組成の差をより大きくす
ることができ、かつ反応性粒子発生領域１９での混入ヘ
リウムによる発光を最小に低減することができる。
【００１２】図１および図２の実施例ではプラズマの発
生手段に磁場とマイクロ波領域の電磁波を用いた場合を
示したが、磁場とラジオ波領域の電磁波を用いヘリコン
波を誘起しプラズマを形成する手段でも同様の効果があ
る。またラジオ波領域の電磁波のみを用い誘導結合方式
によりプラズマを形成しても同様である。
生手段に磁場とマイクロ波領域の電磁波を用いた場合を
示したが、磁場とラジオ波領域の電磁波を用いヘリコン
波を誘起しプラズマを形成する手段でも同様の効果があ
る。またラジオ波領域の電磁波のみを用い誘導結合方式
によりプラズマを形成しても同様である。
【００１３】図１の実施例では紫外線発光用プラズマの
原料ガスにヘリウムを用いたが、ヘリウム以外でもネオ
ンや水素ガスを用いても同様な効果を持つ紫外線を発生
することが可能である。また反応性粒子の供給にもＮＦ
3 ガスでなくハロゲン元素分子またはハロゲン元素を含
む化合物分子を用いても同様な効果があり、更に反応性
粒子の原料ガスをプラズマにすることなくそのまま用い
ても同様の効果を発揮する場合もある。
原料ガスにヘリウムを用いたが、ヘリウム以外でもネオ
ンや水素ガスを用いても同様な効果を持つ紫外線を発生
することが可能である。また反応性粒子の供給にもＮＦ
3 ガスでなくハロゲン元素分子またはハロゲン元素を含
む化合物分子を用いても同様な効果があり、更に反応性
粒子の原料ガスをプラズマにすることなくそのまま用い
ても同様の効果を発揮する場合もある。
【００１４】本実施例では被加工試料にシリコン酸化膜
を用いた場合を示したが、同様な装置構成でシリコンや
ガリウム砒素等の半導体およびアルミニュウム等の金属
のエッチングにも適用できる。特に半導体基板では紫外
線を照射する事で半導体基板表面に高密度のキャリアが
誘起され反応性粒子とのエッチング反応を促進する。
を用いた場合を示したが、同様な装置構成でシリコンや
ガリウム砒素等の半導体およびアルミニュウム等の金属
のエッチングにも適用できる。特に半導体基板では紫外
線を照射する事で半導体基板表面に高密度のキャリアが
誘起され反応性粒子とのエッチング反応を促進する。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、真空紫外領域の光により
反応性粒子の被加工試料表面でのエッチング反応を促進
し、高速イオンの入射を低減した状態で高速エッチング
を達成できる。これによりイオン入射による損傷の問題
を低減できる。またマルチキャピラリプレートを介して
被加工試料に真空紫外領域の光が照射されるため、光は
方向性をもっており、特にヘリウムプラズマ等から発生
される短波長な紫外線を用いる事で異方性加工も達成で
きる。
反応性粒子の被加工試料表面でのエッチング反応を促進
し、高速イオンの入射を低減した状態で高速エッチング
を達成できる。これによりイオン入射による損傷の問題
を低減できる。またマルチキャピラリプレートを介して
被加工試料に真空紫外領域の光が照射されるため、光は
方向性をもっており、特にヘリウムプラズマ等から発生
される短波長な紫外線を用いる事で異方性加工も達成で
きる。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】紫外線発生用プラズマ領域と反応性粒子発生用
プラズマ領域の排気とプラズマ形成用マイクロ波の供給
を独立に行った実施例の説明図。
プラズマ領域の排気とプラズマ形成用マイクロ波の供給
を独立に行った実施例の説明図。
【符号の説明】 １…磁場発生用コイル、２…マイクロ波発生手段、３…
紫外線発生領域、４…被加工試料、５…マルチキャピラ
リプレート、６…反応性粒子発生領域、７…ガス導入
口、８…ガス導入口、９…導波管、１０…マイクロ波導
入窓、１１…マイクロ波導入窓、１２…マイクロ波導入
窓、１３…チューナ。
紫外線発生領域、４…被加工試料、５…マルチキャピラ
リプレート、６…反応性粒子発生領域、７…ガス導入
口、８…ガス導入口、９…導波管、１０…マイクロ波導
入窓、１１…マイクロ波導入窓、１２…マイクロ波導入
窓、１３…チューナ。
Claims (15)
- 【請求項１】真空排気された気相中に被加工試料を設置
し、前記被加工試料に反応性粒子を供給する手段と気体
をプラズマ状態にする手段を有し前記プラズマから発生
した真空紫外線をマルチキャピラリプレートの細孔を介
し前記被加工試料の表面に供給する事を特徴とするエッ
チング装置。 - 【請求項２】真空排気された気相中をマルチキャピラリ
プレートにより分離し、前記マルチキャピラリプレート
のコンダクタンスを利用して分離された各領域のガス組
成比を異なる状態とした事を特徴とするエッチング装
置。 - 【請求項３】真空排気された気相中をマルチキャピラリ
プレートにより分離し、分離された各領域へのプラズマ
形成手段の電力供給量を変え、異なるプラズマ状態とす
る事を特徴とするエッチング装置。 - 【請求項４】プラズマから発生した紫外線の特定方向成
分をマルチキャピラリプレートにより選別し被加工試料
に照射する事を特徴とするエッチング装置。 - 【請求項５】請求項１において、前記反応性粒子がハロ
ゲン元素またはハロゲン元素を含む気体分子をプラズマ
形成手段により励起し、発生した粒子であるエッチング
装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記反応性粒子がハロ
ゲン元素またはハロゲン元素を含む気体分子であるエッ
チング装置。 - 【請求項７】請求項１において、前記気体をプラズマ状
態にする手段がマイクロ波領域の電磁波発生手段と磁場
発生手段とからなるプラズマ発生手段であるエッチング
装置。 - 【請求項８】請求項１において、前記気体をプラズマ状
態にする手段がラジオ波領域の電磁波発生手段と磁場発
生手段とからなり、ヘリコン波を誘起することでプラズ
マを形成するプラズマ発生手段であるエッチング装置。 - 【請求項９】請求項１において、前記気体をプラズマ状
態にする手段がラジオ波領域の電磁波発生手段による誘
導結合方式であるエッチング装置。 - 【請求項１０】請求項１において、前記プラズマ状態に
することで紫外線を発生する気体がヘリウムであるエッ
チング装置。 - 【請求項１１】請求項１において、前記プラズマ状態に
することで紫外線を発生する気体がネオンであるエッチ
ング装置。 - 【請求項１２】請求項１において、前記プラズマ状態に
することで紫外線を発生する気体が水素であるエッチン
グ装置。 - 【請求項１３】請求項１，２，３または４において、前
記マルチキャピラリプレートが酸化シリコンを主体とし
た材質で形成されているエッチング装置。 - 【請求項１４】請求項１，２，３または４において、前
記マルチキャピラリプレートが酸化アルミニウムを主体
とした材質で形成されているエッチング装置。 - 【請求項１５】請求項１，２，３または４において、前
記マルチキャピラリプレートの細孔の径が１００μｍ以
下で前記細孔の径と長さのアスペクト比が２０以上であ
るエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6006185A JPH07211701A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | エッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6006185A JPH07211701A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | エッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211701A true JPH07211701A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11631504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6006185A Pending JPH07211701A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | エッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07211701A (ja) |
-
1994
- 1994-01-25 JP JP6006185A patent/JPH07211701A/ja active Pending
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