JPS63304631A - 光励起ドライエツチング方法およびその装置 - Google Patents
光励起ドライエツチング方法およびその装置Info
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- JPS63304631A JPS63304631A JP13979887A JP13979887A JPS63304631A JP S63304631 A JPS63304631 A JP S63304631A JP 13979887 A JP13979887 A JP 13979887A JP 13979887 A JP13979887 A JP 13979887A JP S63304631 A JPS63304631 A JP S63304631A
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- reaction
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路や薄膜機能デバイス等の製造に
用いるドライエツチングに係り、特に異方性の精度の優
れた光励起ドライエツチング方法及びその装置に関する
。
用いるドライエツチングに係り、特に異方性の精度の優
れた光励起ドライエツチング方法及びその装置に関する
。
光励起ドライエツチングは基本的にはラジカルの反応に
よるためエツチング形状は等方性であるが、微細パター
ンの形成のためには異方性エツチングが望まれている。
よるためエツチング形状は等方性であるが、微細パター
ンの形成のためには異方性エツチングが望まれている。
従来、光励起エツチングの異方性のため、側壁保護膜を
形成しながらエツチングする方法（特開昭６１−７５５
２９ 、特開昭６０−２６０１３１号、特開昭６０＝１
６５７２４号、特開昭６０−１６５７２５号）やプラズ
マ励起と光励起を併用する方法（特開昭６１−１５０３
３９号。
形成しながらエツチングする方法（特開昭６１−７５５
２９ 、特開昭６０−２６０１３１号、特開昭６０＝１
６５７２４号、特開昭６０−１６５７２５号）やプラズ
マ励起と光励起を併用する方法（特開昭６１−１５０３
３９号。
特開昭６０−２５３２３０号）等が知られている。
上記従来技術の側壁保護膜を形成しながらエツチングす
る方法は成膜反応とエツチング反応の競争のバランスを
取るのが難しい。特に基板内に島状や穴状の各種の大き
さのパターンがある場合には、競争反応が局部的に不均
衡となり精度よく異方性エツチングすることが困難であ
る。またプラズマ励起と光励起を併用する方法において
も上記と同様にパターンサイズ間に不均衡が生ずる問題
がある。
る方法は成膜反応とエツチング反応の競争のバランスを
取るのが難しい。特に基板内に島状や穴状の各種の大き
さのパターンがある場合には、競争反応が局部的に不均
衡となり精度よく異方性エツチングすることが困難であ
る。またプラズマ励起と光励起を併用する方法において
も上記と同様にパターンサイズ間に不均衡が生ずる問題
がある。
本発明の目的は、競争反応の制御やパターンサイズによ
る差異の発生しない、光励起エツチング反応のみによる
高精度の異方性エツチング方法及びその装置を提供する
にある。
る差異の発生しない、光励起エツチング反応のみによる
高精度の異方性エツチング方法及びその装置を提供する
にある。
上記目的は、基板に吸着したエツチングガスと基板とを
光照射して反応させることにより達成される。具体的に
は、 （１）所定のマスクパターンの形成された基板を反応容
器内に設置し、反応容器内を排気する。
光照射して反応させることにより達成される。具体的に
は、 （１）所定のマスクパターンの形成された基板を反応容
器内に設置し、反応容器内を排気する。
（２）反応容器にエツチングガスを流入し、基板上のマ
スクの開口部にエツチングガスを吸着させる。
スクの開口部にエツチングガスを吸着させる。
（３）気相中のエツチングガスを排気除去する。
（４）基板に垂直に光照射し、吸着しているエツチング
ガスと基板とを反応させ、揮発性反応生成物を排気除去
する。
ガスと基板とを反応させ、揮発性反応生成物を排気除去
する。
（５）上記（２）〜（４）の工程を繰返して、所定の深
さまでエツチングする。
さまでエツチングする。
ことにより達成される。
従来、光励起ドライエツチングは気相中のエラチングガ
スを励起することにより基板と反応させている。このた
め、光照射により励起されたエツチングガスは気相中を
拡散して基板と衡突するためエツチングは等方性となる
。
スを励起することにより基板と反応させている。このた
め、光照射により励起されたエツチングガスは気相中を
拡散して基板と衡突するためエツチングは等方性となる
。
一方、本発明では、光照射時には気相中にエツチングガ
スはなく、エツチングに寄与する分子は基板に吸着した
エツチングガス分子のみである。
スはなく、エツチングに寄与する分子は基板に吸着した
エツチングガス分子のみである。
このため基板に光照射することにより、吸着分子と基板
が反応してエツチングされるが、この時光照射を基板に
垂直にすることにより底面のみがエツチングされ側壁部
はエツチングされることなく異方性エツチングが可能と
なる。
が反応してエツチングされるが、この時光照射を基板に
垂直にすることにより底面のみがエツチングされ側壁部
はエツチングされることなく異方性エツチングが可能と
なる。
以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第２図は本発明に用いた光励起ドライエツチング装置を
示す。装置は反応容器系、励起光源９反応ガス供給系、
排気系より成る。反応容器系は反応室１１とゲートバル
ブ１２を介したロードロック室１３から成り、反応室１
１は合成石英製の光入射窓１４を有する。励起光源２０
は低圧水銀ランプ（波長λ＝１８５ｎｍ及び２５４ ｎ
ｍ 、試料表面の照度６０ｍＷ／ａｌ、λ＝２５４ｎ
ｍ）、水銀−キャノンランプ（波長２２０ｎｍ以上の連
続スペクトル、照度３００ｍＷ／ａＡ（λく３２゜ｎｍ
）、エキシマレーザ（Ａ ｒ Ｆ λ＝１９３ｎｍ。
示す。装置は反応容器系、励起光源９反応ガス供給系、
排気系より成る。反応容器系は反応室１１とゲートバル
ブ１２を介したロードロック室１３から成り、反応室１
１は合成石英製の光入射窓１４を有する。励起光源２０
は低圧水銀ランプ（波長λ＝１８５ｎｍ及び２５４ ｎ
ｍ 、試料表面の照度６０ｍＷ／ａｌ、λ＝２５４ｎ
ｍ）、水銀−キャノンランプ（波長２２０ｎｍ以上の連
続スペクトル、照度３００ｍＷ／ａＡ（λく３２゜ｎｍ
）、エキシマレーザ（Ａ ｒ Ｆ λ＝１９３ｎｍ。
出力２００ｍＪ、ＫｒＦ λ＝ ２４９ ｎ ｍ 、
出力２５０ｍＪ、ＸｅＣＱ λ＝ ３０８ ｎ ｍ
、出力１５０ｍＪ）を用い、光照射のオン・オフはシャ
ッタ２１を用いた。反応ガス供給系は、塩化水素及び塩
素ガスを用い、バルブ３１のオン・オフ速度は１０ ｍ
ｓである。シャッタ２１とバルブ３１の作動タイミン
グはコントローラ２２で制御している。排気系はターボ
分子ポンプ４１（排気速度１５０（Ｍｌ／ｓ）とターボ
型粗引ポンプ４２（排気速度６０００ Ｑ ／ｍ１ｎ）
より成り、到達圧力はＩＸ １０−７Ｔｏｒｒである。
出力２５０ｍＪ、ＸｅＣＱ λ＝ ３０８ ｎ ｍ
、出力１５０ｍＪ）を用い、光照射のオン・オフはシャ
ッタ２１を用いた。反応ガス供給系は、塩化水素及び塩
素ガスを用い、バルブ３１のオン・オフ速度は１０ ｍ
ｓである。シャッタ２１とバルブ３１の作動タイミン
グはコントローラ２２で制御している。排気系はターボ
分子ポンプ４１（排気速度１５０（Ｍｌ／ｓ）とターボ
型粗引ポンプ４２（排気速度６０００ Ｑ ／ｍ１ｎ）
より成り、到達圧力はＩＸ １０−７Ｔｏｒｒである。
第１図は本発明の工程を示す試料の断面模式図である。
（ａ）所定のパターンのエツチングマスク２が形成され
た基板１を前記光励起エツチング装置の反応室に設置し
、反応室を真空排気後、エツチングガス３を導入して基
板１にエツチングガスが吸着された状態４を示す。
た基板１を前記光励起エツチング装置の反応室に設置し
、反応室を真空排気後、エツチングガス３を導入して基
板１にエツチングガスが吸着された状態４を示す。
（ｂ）気相のエツチングガスを排気除去後、基板１表面
に吸着されたエツチングガス４に励起光５を照射して反
応を励起し、 （ｃ）揮発性反応生成物６を排気除去して、基板１にエ
ツチング溝を形成し、 上記工程を繰返すことにより所定の深さのエツチング溝
を形成することができる。
に吸着されたエツチングガス４に励起光５を照射して反
応を励起し、 （ｃ）揮発性反応生成物６を排気除去して、基板１にエ
ツチング溝を形成し、 上記工程を繰返すことにより所定の深さのエツチング溝
を形成することができる。
失庭析よ
リン拡散した多結晶シリコンのホトレジストマスクを用
いた異方性エツチング。
いた異方性エツチング。
基板１はリン拡散した厚さ５００ｎｍ、シート抵抗１３
Ω／口の多結晶シリコン膜で、ポジ型ホトレジスト２に
より１．０ μｍライン状パターンを形成した。エツチ
ングガスとして塩化水素（ＨＣρ）を１０Ｔｏｒｒに供
給して基板に吸着させた後、１０−３Ｔｏｒｒはで排気
した。励起光として低圧水銀ランプからの紫外光（λ＝
１８５ｎｍ。
Ω／口の多結晶シリコン膜で、ポジ型ホトレジスト２に
より１．０ μｍライン状パターンを形成した。エツチ
ングガスとして塩化水素（ＨＣρ）を１０Ｔｏｒｒに供
給して基板に吸着させた後、１０−３Ｔｏｒｒはで排気
した。励起光として低圧水銀ランプからの紫外光（λ＝
１８５ｎｍ。
２５４ｎｍ）を照射して反応を励起してエツチングした
。光照射はシャッタを開閉して２秒間照射した。その後
再びＨＣＱガスを１０Ｔｏｒｒまで供給し、１０”−８
Ｔｏｒｒまで排気し、光照射を繰返した。
。光照射はシャッタを開閉して２秒間照射した。その後
再びＨＣＱガスを１０Ｔｏｒｒまで供給し、１０”−８
Ｔｏｒｒまで排気し、光照射を繰返した。
毎分２０回上記繰返を繰返し、４０分間の反応で３００
０人のシリコン膜がエツチングできた。エツチングの断
面形状は基板表面に対してほぼ垂直となり、サイドエツ
チングは見られない。
０人のシリコン膜がエツチングできた。エツチングの断
面形状は基板表面に対してほぼ垂直となり、サイドエツ
チングは見られない。
実施例２
ノンドープ多結晶シリコン膜のホトレジストマスク異方
性エツチング。
性エツチング。
基板１はシリコン酸化膜上に堆積した厚さ５００ｎｍの
多結晶シリコン膜で、ポジ型ホトレジスト２により、１
．０ μｍのライン＆スペースのパターンを形成した
。まず通常の反応性プラズマエツチングで約４５０ｎｍ
の深さまで異方性エツチングした。この状態で光励起エ
ツチング装置に設置し、反応ガスとして塩素、励起光源
として水銀−キャノンランプを用いた。実施例１と同様
の操作を毎分２０回、３０分間繰返した。その結果、下
地のシリコン膜はエツチングされることなく、多結晶シ
リコン膜のみが選択的にエツチングでき、その断面形状
は基板の表面に対してほぼ垂直となった。さらにオーバ
ーエツチングしてもその断面形状は変化せず、はぼ垂直
な断面が保持されていることが判った。
多結晶シリコン膜で、ポジ型ホトレジスト２により、１
．０ μｍのライン＆スペースのパターンを形成した
。まず通常の反応性プラズマエツチングで約４５０ｎｍ
の深さまで異方性エツチングした。この状態で光励起エ
ツチング装置に設置し、反応ガスとして塩素、励起光源
として水銀−キャノンランプを用いた。実施例１と同様
の操作を毎分２０回、３０分間繰返した。その結果、下
地のシリコン膜はエツチングされることなく、多結晶シ
リコン膜のみが選択的にエツチングでき、その断面形状
は基板の表面に対してほぼ垂直となった。さらにオーバ
ーエツチングしてもその断面形状は変化せず、はぼ垂直
な断面が保持されていることが判った。
実施例３
リン拡散多結晶シリコン膜のシリコン酸化膜マスクを用
いた異方性エツチング。
いた異方性エツチング。
基板１はリン拡散した厚み５００ｎｍ、シート抵抗１３
Ω／口の多結晶シリコン膜で、その上に０．８〜２μｍ
の島状パターンのシリコン酸化膜マスク２が形成しであ
る。エツチングガスとして塩化水素、励起光としてエキ
シマレーザ（ＡｒＦλ＝１９３ｎｍ）を用いた。排気し
ながら、試料表面にエツチングガスをパルス的に噴射供
給して、試料表面にエツチングガスを吸着させるととも
にレーザ光を基板に垂直に照射した。レーザの発光周波
数は２００ Ｈｚである。レーザ光を走査することによ
り基板全面に４パルスずつ照射した。反応ガスの導入、
吸着と光照射のパルスを交互に繰返した。３０分間のエ
ツチングの結果、多結晶シリコン膜は選択的にエツチン
グされ、その断面形状は基板表面に対してほぼ垂直とな
り、サイドエツチングは見られなかった、更にオーバー
エツチングでも断面形状は影響を受けないことが判った
。
Ω／口の多結晶シリコン膜で、その上に０．８〜２μｍ
の島状パターンのシリコン酸化膜マスク２が形成しであ
る。エツチングガスとして塩化水素、励起光としてエキ
シマレーザ（ＡｒＦλ＝１９３ｎｍ）を用いた。排気し
ながら、試料表面にエツチングガスをパルス的に噴射供
給して、試料表面にエツチングガスを吸着させるととも
にレーザ光を基板に垂直に照射した。レーザの発光周波
数は２００ Ｈｚである。レーザ光を走査することによ
り基板全面に４パルスずつ照射した。反応ガスの導入、
吸着と光照射のパルスを交互に繰返した。３０分間のエ
ツチングの結果、多結晶シリコン膜は選択的にエツチン
グされ、その断面形状は基板表面に対してほぼ垂直とな
り、サイドエツチングは見られなかった、更にオーバー
エツチングでも断面形状は影響を受けないことが判った
。
第３図は上記実施例における反応ガス導入バルブの開閉
状況とそれに伴う反応室内の試料表面近傍の圧力変化及
び光照射のタイムシーケンスを示す。
状況とそれに伴う反応室内の試料表面近傍の圧力変化及
び光照射のタイムシーケンスを示す。
（ａ）反応室１１ヘロードロツク室１３及びゲートバル
ブ１２を介して試料を設置する操作（ｂ）反応室１１内
を排気して圧力を１０””Ｔｏｒｒ以下に安定させる操
作 （Ｃ）反応ガス導入バルブ３１を開けて試料表面に反応
ガス（ＨＣＱ）を噴出し、吸着させる操作（ｄ）反応ガ
ス導入バルブ３１を閉じ、反応容器１１内の反応ガスを
排気除去する操作 （ｅ）励起光源２０（ＡｒＦエキシマレーザ λ＝１９
３ｎｍ、発光周波数２００ Ｈｚ 、パルスエネルギー
２００ｍＪ、パルス幅ｌ ６ ｎ Ｓ ＋ビーム形状２
０Ｘ８ｍｎ）を動作させ、試料表面に光照射・走査する
操作 以下（ｃ）、 （ｃｌ）、 （ｅ）をそれぞれ０．５
ｓ 。
ブ１２を介して試料を設置する操作（ｂ）反応室１１内
を排気して圧力を１０””Ｔｏｒｒ以下に安定させる操
作 （Ｃ）反応ガス導入バルブ３１を開けて試料表面に反応
ガス（ＨＣＱ）を噴出し、吸着させる操作（ｄ）反応ガ
ス導入バルブ３１を閉じ、反応容器１１内の反応ガスを
排気除去する操作 （ｅ）励起光源２０（ＡｒＦエキシマレーザ λ＝１９
３ｎｍ、発光周波数２００ Ｈｚ 、パルスエネルギー
２００ｍＪ、パルス幅ｌ ６ ｎ Ｓ ＋ビーム形状２
０Ｘ８ｍｎ）を動作させ、試料表面に光照射・走査する
操作 以下（ｃ）、 （ｃｌ）、 （ｅ）をそれぞれ０．５
ｓ 。
ｉｓ、ｉｓ計２．５ｓ周期で繰返す。
本発明によれば、光励起ドライエツチングの異方性エツ
チングが可能となり、微細パターンを所望の形状にエツ
チングすることができる。
チングが可能となり、微細パターンを所望の形状にエツ
チングすることができる。
第１図は本発明の工程を示すための試料の断面模式口、
第２図及び第３図は本発明に用いた光励起ドライエツチ
ング装置の概略図及びそのタイムシーケンスを示す。 １・基板、２・・マスク、３・・・エツチングガス、４
・・・吸着エツチングガス、５・・・励起光、６・・揮
発性反応生成物、１１・・・反応室、２０・・・励起光
源、３１・・・反応ガス導入バルブ、４１．４２・・・
排気ポンプ。 ６−−−揮佃１１手段尺生八官
第２図及び第３図は本発明に用いた光励起ドライエツチ
ング装置の概略図及びそのタイムシーケンスを示す。 １・基板、２・・マスク、３・・・エツチングガス、４
・・・吸着エツチングガス、５・・・励起光、６・・揮
発性反応生成物、１１・・・反応室、２０・・・励起光
源、３１・・・反応ガス導入バルブ、４１．４２・・・
排気ポンプ。 ６−−−揮佃１１手段尺生八官
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料をエッチングガスと光化学反応させることによ
りエッチングする方法において、（１）試料を反応容器
内に設置し、 （２）反応容器内をエッチングガスで置換し、試料表面
にエッチングガスを吸着させ、 （３）反応容器内の気相のエッチングガスを排気除去し
、 （４）試料表面に光照射することにより、吸着したエッ
チングガスと反応させて揮発性反応生成物を形成して試
料をエッチングし、 （５）上記（２）〜（３）の工程を繰返すことにより所
定の量をエッチングする 工程から成ることを特徴とする光励起ドライエッチング
方法。 ２、試料を光化学反応によりドライエッチングするため
、反応容器、励起光源、反応ガス供給系、排気系より成
る装置において、試料を反応容器内に設置した後、 ［１］反応ガスの導入、 ［２］反応ガスの排気、 ［３］試料表面への光照射を所定の回数繰返すシーケン
スを有することを特徴とする光励起ドライエッチング装
置。 ３、特許請求の範囲第２項において、試料を反応容器内
に設置した後、反応容器内を排気しながら試料表面への
反応ガスのパルス噴射供給と励起光のパルス照射を交互
に繰返すシーケンスを有することを特徴とする光励起ド
ライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13979887A JPS63304631A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 光励起ドライエツチング方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13979887A JPS63304631A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 光励起ドライエツチング方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304631A true JPS63304631A (ja) | 1988-12-12 |
Family
ID=15253676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13979887A Pending JPS63304631A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 光励起ドライエツチング方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63304631A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472722A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Nec Corp | 電子ビーム励起ドライエッチング方法 |
| JPH0484429A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Nec Corp | 電子ビーム励起ドライエッチング方法及び装置 |
| US5318662A (en) * | 1989-12-20 | 1994-06-07 | Texas Instruments Incorporated | Copper etch process using halides |
| WO2019035258A1 (ja) * | 2017-08-14 | 2019-02-21 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
-
1987
- 1987-06-05 JP JP13979887A patent/JPS63304631A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318662A (en) * | 1989-12-20 | 1994-06-07 | Texas Instruments Incorporated | Copper etch process using halides |
| JPH0472722A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Nec Corp | 電子ビーム励起ドライエッチング方法 |
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| WO2019035258A1 (ja) * | 2017-08-14 | 2019-02-21 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
| CN110832621A (zh) * | 2017-08-14 | 2020-02-21 | 株式会社国际电气 | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序 |
| JPWO2019035258A1 (ja) * | 2017-08-14 | 2020-03-26 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
| US11581200B2 (en) | 2017-08-14 | 2023-02-14 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
| CN110832621B (zh) * | 2017-08-14 | 2024-04-09 | 株式会社国际电气 | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质 |
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