JP2000058508A - ドライエッチング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧付近の圧力下での気体放電を利用して
生成される反応性ガスを用いた低コストで安全なエッチ
ング方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ガス供給源６から不活性で安定なハロゲ
ン系ガスを放電ユニット２に供給し、大気圧又はその近
傍の圧力下で放電を発生させて安定な反応性ガスを生成
し、多会合分子の形成を防止するためにヒータ６を設け
た輸送管５を介して、離隔位置の処理室４内に導入し、
その中に設置した被処理物３に曝露してエッチングを行
う。被処理物との反応生成物及び余分な反応性ガスは、
排気装置８により強制的に排気され、かつ除害装置によ
り浄化した後、外部に排出される。反応性ガスが被処理
物と直接反応しない場合には、水蒸気発生手段９から処
理室内に水蒸気を導入して反応性ガスを再反応させ、よ
り活性なガスを生成してエッチングを行う。 【効果】 設備及び処理コストの低減、安全性・生産性
・作業性の向上、実用的な用途の拡大。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧又はその近
傍の圧力下でプラズマ放電により、安定なガスから生成
される反応性ガスを用いて被処理物にドライエッチング
を行うための方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にドライエッチング方法として、物
理的反応又は物理的かつ化学的反応によるスパッタエッ
チング、イオンビームエッチングに加えて、プラズマ放
電による励起活性種を用いて化学的反応によりエッチン
グを行うプラズマエッチングが知られている。プラズマ
エッチングは、化学的に安定で安全なＣＦ₄ などのガス
を用いてプラズマを作ることにより、フッ素イオン、フ
ッ素ラジカルなどの励起活性種を生成し、これと被処理
物（例えば、シリコン）とを反応させて揮発性のガス
（例えば、ＳｉＦ₄ ）を生成し、蒸発・排気させてエッ
チングを行う。最近は、従来の真空又は減圧下でのプラ
ズマ放電に対して、設備・装置が簡単かつ小型で低コス
トな大気圧又はその近傍の圧力下での放電を利用した大
気圧プラズマエッチングが開発されている。

【０００３】また、大気圧下でＨＦ、Ｆ₂ などの反応性
フッ化ガスを直接利用したエッチングが従来から行われ
ている。一般にこれらの反応性フッ化ガスは、通常ガス
ボンベなどの容器に貯蔵し、必要に応じて該ボンベから
供給して被処理物と直接反応させ、又は前記フッ化ガス
に加えて水、アルコールなどを被処理物表面又はその近
傍に導入して反応を促進させ、エッチングを行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の大気圧プラズマエッチング方法は、一般に被処
理物を電極との間で直接放電させてプラズマに晒すた
め、高いエッチングレートが得られる反面、放電自体が
被処理物の形状・構造に左右されて十分なプラズマの発
生が困難な場合があり、プラズマに晒され易い部分とそ
うでない部分とで処理の程度に差が生じ、被処理物を一
様にエッチングできなくなる虞があった。また、直接放
電は被処理物に電気的・物理的なダメージを生じさせる
虞がある。これを防止するため、ガス種を適当に選択し
てグロー放電に類似した放電を起こさせる方法もある
が、このような放電は、それ以上に被処理物の構造に左
右され易いという問題がある。

【０００５】これらの問題を解決するため、プラズマ放
電部で生成した反応性ガスを離隔配置した被処理物まで
輸送してエッチングを行う間接処理方式が提案されてい
る。しかしながら、フッ素イオンやフッ素ラジカルは不
安定で寿命が短く、プラズマ放電部からの輸送途中で活
性を失い、その結果エッチングレートが大幅に低下して
しまうという問題があった。

【０００６】また、ＨＦ、Ｆ₂ などの反応性フッ化ガス
を直接用いる従来の方法では、第一に、使用するガス種
の多くが毒性を有するため、取扱いが不便で相当の注意
を要する。このようなガスを供給又は貯蔵するボンべや
配管などには、安全面で相当の配慮が必要で、そのため
の設備やメンテナンスに、エッチング装置自体のコスト
を上回る多大のコストを要するという問題がある。

【０００７】更に、ＨＦなどの水素結合物質は多会合分
子を形成してクラスタ状になり易い性質があり、多会合
分子の状態で用いるとエッチングが不均一になってしま
う虞がある。多会合は前記フッ化ガスを加熱することに
より防止できるが、配管などの設備がより複雑になって
コストが一層高くなる。

【０００８】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、大気圧付近
の圧力下での気体放電を利用して、取扱い及び保管など
が容易で安全な不活性ガスから比較的寿命の長い反応性
ガスを生成しかつ離隔された位置に輸送し、この反応性
ガスを用いて被処理物を低コストで安全にエッチングす
ることができる方法を提供することにある。

【０００９】本発明の別の目的は、上記方法を実現する
ために、比較的簡単な構成で小型化することができ、安
全かつ低価格なエッチング装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述し
た目的を達成するために、不活性で安定なハロゲン系ガ
ス中に大気圧又はその近傍の圧力下で放電を発生させる
ことにより、前記ハロゲン系ガスから安定な反応性ガス
を生成する過程と、前記反応性ガスを離隔した位置に輸
送する過程と、前記離隔位置において、前記反応性ガス
を用いて被処理物にエッチングを行う過程とからなるこ
とを特徴とするドライエッチング方法が提供される。

【００１１】前記ハロゲン系ガスには、ＣＦ₄ 、ＳＦ₆
又はＣＨＦ₃ などのフッ素系ガスを用いることができ、
それから反応性ガスとしてシリコンなどのエッチングに
適したＨＦ、ＣＯＦ₂ 又はＦ₂ などの安定な反応性フッ
化ガスが生成される。また、前記ハロゲン系ガスには、
被エッチング材料によって塩素系ガスを用いることがで
きる。

【００１２】また、放電による前記反応性ガスの生成反
応を促進するために、原料のハロゲン系ガスに別の安全
なガスを組み合わせた混合ガスを用いることができる。
原料ガスがフッ素系ガスの場合には、酸素又は水素（水
蒸気などの水素を含んだガスを含む）を混合する。

【００１３】生成される安定な反応性フッ化ガスは或る
程度の距離・時間を輸送してもその活性が失われず、従
って被処理物を放電部から離隔した位置に設置できるの
で、如何なる放電方式であっても、放電によるダメージ
無しに被処理物をエッチングすることができる。そのた
め、被処理物の構造や大きさ、作られるプラズマの分布
などに拘わりなく、原料のハロゲン系ガスから所望の反
応性ガスをより多く生成し得るように、使用するガス種
の選択、それと他のガス種との組合せ、放電方式、電極
の構造・材質、電極への印加電圧・周波数などを自由に
決定することができる。

【００１４】また、エッチングを不均一にする多会合分
子を作るＨＦは、前記放電により生成されない場合で
も、大気圧下での処理には通常存在する配管内部などの
水分と反応性フッ化ガスが反応して生成されることがあ
る。そこで、前記反応性ガスを輸送する過程において加
熱すると、該反応性ガスが多会合分子を作り易いＨＦな
どを含む場合に、その多会合を防止することができるの
で好都合である。

【００１５】エッチングは、放電による反応性ガスが被
処理物と反応して揮発性の物質を生成し、これが気化し
て除去されることにより行われる。前記反応性ガスが被
処理物と直接反応しない場合には、被処理物表面又はそ
の付近で該反応性ガスからより活性なガスを生成する過
程を追加する。このより活性なガスは、不安定で寿命が
短い場合でも、生成されたその場で被処理物と反応させ
ることができるので、エッチングが可能である。

【００１６】或る実施例によれば、反応性ガスに水又は
アルコールを付与することにより、より活性なガスを生
成することができる。水又はアルコールは、被処理物表
面に付着させておくことにより、前記反応性ガスと反応
させることができる。

【００１７】例えば、ＨＦ、ＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ ではエッチ
ングされないシリコン酸化膜などの材料の場合、これら
の反応性フッ化ガスが水又はアルコールと反応して最終
的にフッ素イオン又はフッ素分子イオンを生成する。こ
れらがシリコン酸化膜と反応して、大気圧下でも揮発性
のＳｉＦ₄ を生成するので、エッチングが行われる。

【００１８】先ず、前記反応性フッ化ガスと水との反応
で、ＨＦが生成される。 ＣＯＦ₂ ＋ Ｈ₂０ → ＣＯ₂ ＋ ２ＨＦ ２Ｆ₂ ＋ ２Ｈ₂０ → ４ＨＦ ＋ Ｏ₂

【００１９】次に、ＨＦと水とが反応して、シリコン酸
化膜と反応するＦ^- 、ＨＦ₂ ^- が生成される。 ＨＦ ＋ Ｈ₂０ → Ｆ^- ＋ Ｈ₃０⁺ 又は ２ＨＦ ＋ Ｈ₂０ → ＨＦ₂ ^- ＋ Ｈ₃０⁺

【００２０】これらの反応をまとめると、最終的に次の
ようになり、シリコン酸化膜がエッチングされる。 ＳｉＯ₂ ＋ ４ＨＦ ＋ Ｈ₂０ → ＳｉＦ₄ ＋ ３Ｈ₂Ｏ

【００２１】別の実施例によれば、被処理物の表面又は
その付近で反応性ガスに、レーザ光又は紫外線などの放
射線を照射することにより、該反応性ガスを分解してよ
り活性なガスを生成することができる。マスクなどの適
当な手段を用いて、前記放射線を被処理物表面に選択的
に照射すると、照射部分だけを選択して又は局所的にエ
ッチングできるので好都合である。

【００２２】また、本発明によれば、被処理物が内部通
路を有し、放電により生成された反応性ガスを前記通路
の入口まで輸送しかつその中を通過させることにより、
前記通路の内部をエッチングすることができる。

【００２３】本発明の別の側面によれば、大気圧又はそ
の近傍の圧力下で不活性で安定なハロゲン系ガス中に放
電を発生させ、前記ハロゲン系ガスから安定な反応性ガ
スを生成するための放電部と、前記反応性ガスを放電部
から離隔した位置の被処理物まで輸送する手段とを備
え、前記反応性ガスを用いて被処理物にエッチングを行
うことを特徴とするドライエッチング装置が提供され
る。

【００２４】放電部は、被処理物から離隔して設けられ
るので、被処理物の構造・寸法・形状に左右されること
なく、それ自体及び装置全体を小型化することができ、
かつ被処理物へのダメージを考慮することなく、より反
応性ガスの製造効率の高い電極構造及びその電源を自由
に採用することができる。

【００２５】前記輸送手段が、輸送中の反応性ガスを加
熱するための手段を有すると、該反応性ガスに多会合分
子を形成し易い成分が含まれている場合に、その多会合
を防止できるので好都合である。

【００２６】前記輸送手段は、輸送中の反応性ガスによ
る腐食を防止するために、テフロンで形成することが好
ましい。

【００２７】或る実施例では、前記ドライエッチング装
置が被処理物を設置するための処理室を更に備え、前記
輸送手段が反応性ガスを前記処理室内に導入し、該反応
性ガスに被処理物を晒すことによりエッチングを行う。

【００２８】別の実施例では、前記輸送手段が、反応性
ガスを被処理物表面に直接噴射するためのノズルを有
し、被処理物を現場でエッチングできると共に、放電部
の小型化と併せて装置全体を移動可能に構成することが
できる。また、被処理物表面のエッチングしたい部分に
合わせて、ノズルの先端形状・寸法を適当に設計するこ
とにより、被処理物表面の特定の部分を選択的にかつ／
又は局所的に処理することかできる。

【００２９】前記ノズルの周辺に排気口を開設した強制
排気装置を更に備えると、反応性ガス及びその反応生成
物の雰囲気への拡散、環境汚染を有効に防止できるので
好ましい。

【００３０】また、或る実施例では、被処理物表面又は
その付近の反応性ガスに水又はアルコールを付与する手
段を設け、被エッチング材料に対応して前記反応性ガス
からより活性なガスを生成し、そのエッチングを可能に
することができる。

【００３１】別の実施例では、被処理物表面又はその付
近の反応性ガスに、レーザ光又は紫外線などの放射線を
照射する手段を更に備えることにより、同様に前記反応
性ガスから被エッチング材料に対応したより活性なガス
を生成することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を添付図面に示し
た実施例を用いて詳細に説明する。図１は、本発明によ
るエッチング装置の実施例の構成全体を概略的に示して
いる。本実施例のエッチング装置１は、不活性で安全な
ハロゲン系ガスから反応性ガスを生成するための放電ユ
ニット２と、被処理物３にエッチングを行うための処理
室４と、放電ユニット２から処理室４に前記反応性ガス
を送るための輸送管５とを備える。本実施例では、前記
ハロゲン系ガスとしてＣＦ₄ 、ＳＦ₆ 、ＣＨＦ₃ などの
安定なフッ素系ガスを用いて反応性フッ化ガスを生成
し、シリコンなどをエッチングする場合について説明す
る。

【００３３】放電ユニット２は、原料ガスとして上述し
た安定なフッ素系ガスを供給する外部のガス供給源６例
えばボンべに接続されている。前記ボンベ及びそれと放
電ユニット２間の配管は、安全なガスを使用することか
ら通常のガス貯蔵・輸送手段を用いることができ、従っ
て反応性フッ化ガスの輸送に比して非常に簡単かつ低コ
ストに構成することができる。

【００３４】輸送管５は、反応性フッ化ガスに腐食され
ないように、テフロンなどの材料で形成される。また、
前記反応性フッ化ガスに多会合分子が含まれていると、
上述したようにエッチングを不均一にするだけではな
く、輸送管などに付着して機械的なトラブルを起こした
り、エッチングの再現性を損なう虞がある。そこで本実
施例の輸送管５には、輸送中の前記反応性フッ化ガスを
加熱して多会合分子の形成を防止し、又は多会合分子が
作られた場合にその結合を崩すためにヒータ７が設けら
れている。

【００３５】処理室４には、前記反応性フッ化ガス及び
前記被処理物との反応生成物を外部に排出するための排
気装置８が接続されている。更に処理室４には、その雰
囲気内に水蒸気を導入して反応を促進するために、加湿
器などの水蒸気供給手段９が接続されている。前記処理
室雰囲気に加える水分量は、流量制御弁１０により調整
することができる。

【００３６】放電ユニット２は、被処理物３が処理室４
内に配置されるので、安定な前記フッ素系ガスを分解・
反応させて輸送可能な寿命の長い反応性フッ化ガスを製
造し得るのに十分な大きさの空間があればよく、コンパ
クトに設計できる。また、プラズマ放電に直接曝露して
被処理物にダメージを与える虞が無いので、従来から使
用されているコロナ放電、アーク放電、グロー放電など
の様々な放電方式を適宜選択して採用することができ
る。従って、放電ユニット２は電極構造を簡単にかつ低
コストに製造できる。

【００３７】図２は、このようなコンパクトな放電ユニ
ット２の実施例を示している。放電ユニット２は、図２
Ａに示すように、アルミナ又はセラミック製の絶縁板１
１を２枚のアルミニウムからなるくしば構造の電極板１
２、１３で挟んだサンドイッチ構造からなり、電極板１
２、１３は外部の交流電源１４に接続されている。前記
電極構造は長さ５０mm×幅３０mm×高さ１５mmのアルミ
ニウム製ケース内に収容され、放電ユニット２全体が非
常にコンパクトである。

【００３８】図２Ｂに併せて示すように、電極板１２、
１３と絶縁板１１との間には、長手方向に延長する多数
の細長い溝状のガス流路１５が画定される。この構造に
おいて、ガス供給源６から送られたフッ素系ガスが図示
するようにガス流路１５を通過する際に、電源１４から
両電極板１２、１３に所定の電圧を印加すると、前記電
極板と絶縁板との間で沿面放電が起こる。この放電によ
り、ガス流路１５内にフッ素系活性種及びその再反応に
よる反応性フッ化ガスが生成される。

【００３９】前記電極板、ケース及び絶縁板は、それぞ
れ上述したようにアルミニウム又はアルミナで形成した
ことにより、前記放電より生成されるフッ素系活性種及
び反応性フッ化ガスによる腐食が防止される。しかしな
がら、放電ユニットには他の様々な材料を用いることが
でき、またその放電形態、電極構造及び寸法、使用する
電源の電圧・周波数などは任意に選択することができ
る。

【００４０】或る実施例では、ガス供給源６からの安全
で不活性なＣＦ₄ と図示されない別の供給源からの酸素
との混合ガスを図２の放電ユニット２に導入し、１Ｏｋ
Ｖ、２０ｋＨ_Z の交流電源を用いて放電を発生させる。
ガス流路１５内では、ＣＦ₄及び酸素が分解されて次の
１次反応が起こる。 ＣＦ₄ ＋ ｅ → ＣＦ₃ ⁺ ＋ Ｆ^- ＋ ｅ Ｏ₂ ＋ ｅ → ２Ｏ 又は Ｏ₂ ^-

【００４１】次に、この分解されて活性となった原子、
分子が衝突して次の２次反応が起こり、比較的安定で寿
命が長く、或る程度の距離・時間を輸送しても活性を失
わない反応性フッ化ガスであるＣＯＦ₂ 及びＦ₂ が生成
される。 ２ＣＦ₃ ⁺ ＋ ２Ｆ^- ＋ ２Ｏ → ２ＣＯＦ₂ ＋ ２Ｆ₂

【００４２】尚、この実施例におけるＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ の
製造効率（即ち、導入したＣＦ₄ の何パーセントがＣＯ
Ｆ₂ 、Ｆ₂ に変わったか）は、ＣＦ₄ 流量２０ＣＣＭ、
酸素流量３０ＣＣＭの時にピークを示し、その値は４パ
ーセントであった。しかしながら、この製造効率の値
は、使用する放電形態、放電ユニットの構造、電源の電
圧・周波数などで変化する。

【００４３】別の実施例では、ＣＦ₄ 及び酸素に更に水
を加えた混合ガスを図２の放電ユニット２に導入し、同
様に放電を発生させる。これにより、先ず、上述したと
同様の１次反応及び２次反応が起こり、ＣＯＦ₂ 及びＦ
₂ が生成される。更に、１次反応で生成された活性原子
Ｆ^- 及び分子ＣＦ₃ ⁺と水との直接反応が起こる。 Ｆ^- ＋ ＣＦ₃ ⁺ ＋ ２Ｈ₂Ｏ → ４ＨＦ ＋ ＣＯ₂ 又
は Ｆ^- ＋ ＣＦ₃ ⁺ ＋ Ｈ₂Ｏ → ２ＨＦ ＋ ＣＯＦ₂

【００４４】これに加え、１次反応によるフッ素系活性
種と酸素との２次反応で生じたＦ^-又はＦ単原子とＨ₂Ｏ
とが次のように反応する。 ２Ｆ^- 又は ２Ｆ ＋ Ｈ₂Ｏ → ２ＨＦ ＋ Ｏ₂

【００４５】更に別の実施例では、ＣＦ₄ と水素との混
合ガスを原料ガスに用いることができる。この場合、水
素は、純粋な水素ガスの形で使用する必要はなく、水素
を含む安全なガス、例えば水蒸気として混合することが
できる。

【００４６】このようにＦ₂ 及びＣＯＦ₂ に加えて、比
較的安定で寿命が長く、或る程度の距離・時間を輸送し
ても活性を失わない反応性フッ化ガスであるＨＦが生成
される。水が、ＣＦ₄ の１次反応によるフッ素系活性種
だけでなく、ＣＦ₄ と酸素との１次及び２次反応による
フッ素系活性種とも反応するので、フッ素系活性種が水
と衝突する確率が非常に高く、従って製造効率が高くな
り、高濃度の反応性フッ化ガスが得られる。この反応性
フッ化ガスは多会合分子を形成するＨＦを含んでいるの
で、テフロン製輸送管５をヒータ７により例えば約８０
℃で加熱しながら、処理室４内に導入する。

【００４７】放電ユニット２に供給するＣＦ₄ 及び酸素
への水の混合は、例えば図３Ａに示すように、放電ユニ
ット２への管路１６に設けたタンク１７の水１８中に、
ガス供給源６からＣＦ₄ と酸素との混合ガスを放出し、
前記タンクの上部空間から回収して再び管路１６に戻す
ことにより、水蒸気として含ませることができる。別の
実施例では、図３Ｂに示すように、管路１６を分岐させ
たバイパス１９にタンク１７を接続し、可変流量切換弁
２０で前記タンクに送る流量即ち混合する水蒸気の量を
調整することができる。更に別の実施例では、図３Ｃに
示すように、加湿器のような水蒸気発生手段２１を管路
１６に接続して、直接混合することができる。

【００４８】放電ユニット２から輸送管５を処理室４内
に導入された反応性フッ化ガスは、被処理物３と直接反
応して揮発性の物質を生成し、反応生成物は気体となっ
て前記被処理物のエッチングが行なわれる。処理室４内
の前記反応生成物及び反応に使用されなかった残りの前
記反応性フッ化ガスは、排気装置８により強制的に排出
される。このとき、排気ガスを図示されない除害装置で
浄化した後、大気中に放出するのが好ましい。除害方法
及び装置は、工場レベルの大型設備から小型のものまで
従来から公知の様々なタイプを適当に選択することがで
きる。特に現場でエッチングを行う場合には、小型でド
ライタイプの除害装置が望ましい。

【００４９】また、処理室４内に導入した反応性フッ化
ガスと被処理物３とが直接反応しない場合には、水蒸気
供給手段９から水蒸気を処理室雰囲気に導入し、前記反
応性フッ化ガスと水とを反応させて、より反応性の高い
フッ素イオンを生成する。水は、吹き付けなどにより被
処理物表面又はその付近に直接供給することができ、又
は被処理物３を処理室４内に置く前に、予め適当な手段
によりその表面に与えることができる。また、図３Ａに
関連して上述した場合と同様に、水中に通して水蒸気を
添加した適当なガスを処理室４に導入することもでき
る。

【００５０】例えば、被処理物がシリコン又はシリコン
酸化物の場合、ＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ 、ＨＦなどの反応性フッ
化ガスを直接使用しても十分にエッチングできず、又は
エッチングレートが遅くなる。上述したように、水はＣ
ＯＦ₂ 、Ｆ₂ と反応してＨＦを生成し、ＨＦは更に水と
反応して、フッ素イオンＦ^- 又はフッ素分子イオンＨＦ
₂ ^-を生成する。これらがシリコンと反応してＳｉＦ₄ と
なり、大気圧下でも気化するので、エッチングが行われ
る。

【００５１】添加する水の量は、これらの反応即ち最終
的なエッチングを左右するので、十分に制御しなければ
ならない。また、大気圧下での処理であるから、空気中
の湿度が、水の導入と同様の影響を与える虞がある。従
って、エッチングを精密に行なうためには、併せて処理
室内の湿度制御、被処理物の保管に注意することが重要
になる。更に、反応の促進、被処理物への余分な水滴の
付着防止を図り、かつ添加する水分量を積極的に制御す
るために、被処理物３の温度を適当な加熱手段で制御す
ることが望ましい。

【００５２】別の実施例では、水の代わりにアルコール
を添加することができる。アルコールは、上述した水と
同様の方法により処理室４に導入することができる。こ
の場合、次の反応によりＨＦから化学的により活性で反
応性の高いＨＦ₂ ^-が生成される。 ＣＨ₃ＯＨ ＋ ２ＨＦ → ＣＨ₃ＯＨ₂ ⁺ ＋ ＨＦ₂ ^-

【００５３】更に別の実施例によれば、レーザ、紫外線
などの放射線を被処理物表面に照射することにより、そ
の加熱作用で又は前記放射線の波長によるガスの分解を
利用して、被処理物表面又はその近傍にフッ素系イオン
を生成することができる。熱分解による場合を除いて、
更に水やアルコールを添加すると、より一層エッチング
レートを向上させることができる。

【００５４】図４には、レーザ光を照射してフッ素系イ
オンを生成することにより被処理物をエッチングするの
に適した処理室４の構成が示されている。処理室４は、
その上部に透明な保護ガラスからなる窓２２が設けら
れ、かつその上方にレーザ光源２３が配設されている。
シリコンからなる被処理物３を設置した処理室４に、放
電ユニット２から輸送管５を介して上記実施例と同様に
ＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ 、ＨＦなどの反応性フッ化ガスを流しな
がら、レーザ光源２３からレーザ光Ｂを被処理物表面に
照射する。

【００５５】前記反応性フッ化ガス雰囲気に晒された被
処理物表面及びその付近では、レーザ光Ｂの熱又はその
波長により前記反応性フッ化ガスが分解されて、化学的
により活性な反応種が生成され、エッチングが行われ
る。上述したようにシリコンはＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ 、ＨＦな
どではエッチングされ難いので、レーザ光Ｂが照射され
ない被処理物表面では反応が進まない。従って、レーザ
光源２３を移動させるなどしてレーザ光を選択的に照射
することにより、局所的なエッチングが可能になる。

【００５６】他方、被処理物３の表面全体又はより広い
面積をエッチングしたい場合には、むしろ紫外光ランプ
などを用いて、同時に広い範囲に均一に放射線を照射す
るのが、エッチングを均一にできることから好ましい。
また、適当なマスクを用いて放射線を照射し、被処理物
表面の特定の部分だけをエッチングすることも可能であ
る。

【００５７】図５は、処理室４に収容できない大きな被
処理物や移動できない被処理物の場合などに、現場でエ
ッチングを行うのに適した別の実施例を示している。こ
の実施例は、処理室４の代わりに、放電ユニット２から
送られる反応性フッ化ガスを被処理物３表面に噴射する
ために、輸送管５の先端に設けられたノズルユニット２
４を備える。放電ユニット２を上述したように小型化で
きるので、輸送管５及びノズルユニット２４を含む装置
全体を小型にかつ移動可能に構成することができる。

【００５８】本実施例のエッチング装置では、噴射した
反応性フッ化ガスの大気への拡散を防止し、かつ被処理
物のエッチングで生じた反応生成物を除去することが、
環境汚染の防止及び安全確保の観点から重要である。そ
のために、強制排気装置２５をノズルユニット２４の周
辺に配置する。排気装置２５は、必要に応じてノズルユ
ニット２４と一体に又は別個に設けることができる。

【００５９】ノズルユニット２４は、被処理物の構造、
その処理すべき範囲・形状、目的などの条件に対応し
て、ノズル先端の形状・寸法を様々に構成することがで
きる。また、現場でノズルユニット２４を手動又は自動
で自在に操作し、かつ／又は任意の位置に移動できるよ
うに、輸送管５は少なくとも部分的に可撓管で形成する
のが好ましい。

【００６０】この実施例において被処理物３を局所的に
エッチングする場合には、ノズルユニット２４から噴射
するガス流を細く制御し、かつその直ぐ外側から素早く
排気する必要がある。図６Ａ及びＢは、このような局所
的エッチングに適したノズルユニットの実施例を示して
おり、中心に設けた反応性フッ化ガスの噴射ノズル２６
と、その外側に同心に配置した排気管２７とからなる。
図６Ｂに示すように、被処理物３表面のエッチングによ
る揮発性の反応生成物、及び噴射ノズル２６から吹き付
けられた反応性フッ化ガスの残りは、排気管２７と噴射
ノズル２６間の排気通路２８から強制的に排気される。

【００６１】また、本発明によれば、パイプの内面や様
々部材・構造物などの狭い内部通路をエッチングするこ
とができる。図７は、被処理物であるパイプ２９の内面
のみをエッチングする場合を示している。パイプ２９の
一方の端部には、放電ユニット２から延長する輸送管５
の端部が直接又は適当な連結具を介して接続される。前
記パイプの他方の端部は、図示しない排気及び除害装置
に接続されている。構造物の内部通路をエッチングする
場合には、同様に該通路の一端に輸送管５を接続すれば
よい。

【００６２】本実施例において、パイプ２９の内面がシ
リコン酸化膜で覆われている場合、ＣＦ₄ と酸素との混
合ガスに、例えば図３Ａに示す方法により水を添加して
放電ユニット２に供給し、放電によりＣＯＦ₂ 、Ｆ₂ 、
ＨＦなどの反応性フッ化ガスを生成し、輸送管５を介し
てパイプ２９内に導入する。前記パイプ内面には、予め
水分を付着させておく。また、パイプ２９が透明なガラ
ス管であって外側から見える部分を処理する場合には、
外側からレーザ光や紫外線を照射することにより、内面
のシリコン酸化膜をエッチングすることができる。

【００６３】これにより、パイプの外側はエッチングし
ないで内部のみをエッチングすることができる。パイプ
２９内部の反応生成物及びエッチングに使用されなかっ
た反応性フッ化ガスは、放電ユニット２から連続的に送
られるガス流により前記排気及び除害装置に送られる。

【００６４】更に、本発明のエッチング方法は、放電に
より反応性ガスを生成するための安全かつ不活性な原料
ガスとして、上記各実施例で使用したフッ素系ガスだけ
でなく、塩素系ガスなどの他のハロゲン系ガスを用いる
ことができる。即ち、使用するガス種を適当に選択する
ことにより、各種材料のエッチングを同様に行うことが
できる。

【００６５】本発明によれば、上記実施例に様々な変更
・変形を加えて実施することができる。放電ユニットは
図２以外の様々な構造にすることができ、輸送管にはテ
フロン以外の様々な材質を用いることができる。また、
レーザ光などの放射線を照射する場合、図４のように外
部から窓を介して照射するのではなく、その光源を処理
室の内部に設けることができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
エッチング方法によれば、使用する原料ガスが安定かつ
不活性で比較的安全なため、その保管・取扱いが容易
で、エッチング装置への配管などに特別な安全設備を要
せず、設備コストの低減及び安全性の向上を同時に実現
することができる。また、使用するガス種や電極構造・
電源などの放電条件を自由に選択できるので、反応性ガ
スの製造効率及びエッチングレートが向上し、コストの
低減及び生産性の向上が図られる。更に、従来の直接放
電方式では困難であった異形部品などの複雑な構造・形
状を有するものや大型の被処理物、又は被処理物の局所
的部分や内部構造も簡単にエッチングできるので、従来
は不可能又は困難であった様々な用途に実用化すること
ができる。

【００６７】また、本発明のエッチング装置によれば、
上述した安全性の確保などの作用効果に加えて、放電部
がより簡単かつ小型で効率的な構造にできるので、装置
全体の小型化及び低価格化を実現することができる。更
に、処理室の設計や被処理物の設置、現場でのエッチン
グが可能になるなど、作業性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエッチング装置の実施例を概略的
に示す全体構成図である。

【図２】Ａ図は放電ユニットの実施例を示す斜視図、Ｂ
図はＡ図のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図３】Ａ〜Ｃ図はそれぞれ不活性な原料ガスに水を添
加する構成を示すブロック図である。

【図４】処理室内の被処理物にレーザ光を照射するため
の構成を示す概略図である。

【図５】現場での処理に適したエッチング装置の構成を
示す概略図である。

【図６】Ａ図は局所的エッチングに使用するノズルユニ
ット先端部の斜視図、Ｂ図はその断面図である。

【図７】パイプの内面をエッチングするための構成を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ エッチング装置 ２ 放電ユニット ３ 被処理物 ４ 処理室 ５ 輸送管 ６ ガス供給源 ７ ヒータ ８ 排気装置 ９ 水蒸気供給手段 １０ 流量制御弁 １１ 絶縁板 １２、１３ 電極板 １４ 交流電源 １５ ガス流路 １６ 管路 １７ タンク １８ 水 １９ バイパス ２０ 可変流量切換弁 ２１ 水蒸気発生手段 ２２ 窓 ２３ レーザ光源 ２４ ノズルユニット ２５ 排気装置 ２６ 噴射ノズル ２７ 排気管 ２８ 排気通路 ２９ パイプ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不活性で安定なハロゲン系ガス中に大気
   圧又はその近傍の圧力下で放電を発生させることによ
   り、前記ハロゲン系ガスから安定な反応性ガスを生成す
   る過程と、前記反応性ガスを離隔した位置に輸送する過
   程と、前記離隔位置において、前記反応性ガスを用いて
   被処理物にエッチングを行う過程とからなることを特徴
   とするドライエッチング方法。
2. 【請求項２】 前記ハロゲン系ガスと別の安全なガスと
   の混合ガス中に放電を発生させることを特徴とする請求
   項１に記載のドライエッチング方法。
3. 【請求項３】 前記ハロゲン系ガスがフッ素系ガスであ
   り、前記反応性ガスが反応性フッ化ガスであることを特
   徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング方
   法。
4. 【請求項４】 前記フッ素系ガスがＣＦ₄ 、ＳＦ₆ 又は
   ＣＨＦ₃ であり、前記反応性フッ化ガスがＨＦ、ＣＯＦ
   ₂ 又はＦ₂ であることを特徴とする請求項３に記載のド
   ライエッチング方法。
5. 【請求項５】 前記安全なガスが酸素又は水素であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載のドライエッチング方
   法。
6. 【請求項６】 前記ハロゲン系ガスが塩素系ガスである
   ことを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方
   法。
7. 【請求項７】 前記反応性ガスを輸送する過程が、前記
   反応性ガスを加熱する過程を含むことを特徴とする請求
   項１乃至６のいずれかに記載のドライエッチング方法。
8. 【請求項８】 前記被処理物の表面又はその付近で前記
   反応性ガスからより活性なガスを生成する過程を更に含
   むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の
   ドライエッチング方法。
9. 【請求項９】 前記反応性ガスに水又はアルコールを付
   与することにより、前記より活性なガスを生成すること
   を特徴とする請求項８に記載のドライエッチング方法。
10. 【請求項１０】 前記被処理物表面に水又はアルコール
    を付着させることを特徴とする請求項９に記載のドライ
    エッチング方法。
11. 【請求項１１】 前記被処理物の表面又はその付近で前
    記反応性ガスに放射線を照射することにより前記より活
    性なガスを生成することを特徴とする請求項８に記載の
    ドライエッチング方法。
12. 【請求項１２】 前記放射線を前記被処理物表面に局所
    的に照射することを特徴とする請求項１１に記載のドラ
    イエッチング方法。
13. 【請求項１３】 前記放射線がレーザ光又は紫外線であ
    ることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のドライ
    エッチング方法。
14. 【請求項１４】 前記被処理物が内部通路を有し、前記
    反応性ガスを前記内部通路の入口まで輸送しかつその中
    を通過させることにより、前記内部通路の内部をエッチ
    ングすることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか
    に記載のドライエッチング方法。
15. 【請求項１５】 大気圧又はその近傍の圧力下で不活性
    で安定なハロゲン系ガス中に放電を発生させ、前記ハロ
    ゲン系ガスから安定な反応性ガスを生成するための放電
    部と、前記反応性ガスを前記放電部から離隔した位置の
    被処理物まで輸送する手段とを備え、前記反応性ガスを
    用いて前記被処理物にエッチングを行うことを特徴とす
    るドライエッチング装置。
16. 【請求項１６】 前記輸送手段が、輸送中の前記反応性
    ガスを加熱するための手段を有することを特徴とする請
    求項１５に記載のドライエッチング装置。
17. 【請求項１７】 前記輸送手段がテフロンで形成されて
    いることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のドラ
    イエッチング装置。
18. 【請求項１８】 前記被処理物を設置するための処理室
    を更に備え、前記輸送手段が前記反応性ガスを前記処理
    室内に導入することを特徴とする請求項１５乃至１７の
    いずれかに記載のドライエッチング装置。
19. 【請求項１９】 前記輸送手段が、前記反応性ガスを前
    記被処理物表面に直接噴射するためのノズルを有するこ
    とを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の
    ドライエッチング装置。
20. 【請求項２０】 前記ノズルの周辺に排気口を開設した
    強制排気装置を更に有することを特徴とする請求項１９
    に記載のドライエッチング装置。
21. 【請求項２１】 前記被処理物表面又はその付近の前記
    反応性ガスに水又はアルコールを付与する手段を備える
    ことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかに記載
    のドライエッチング装置。
22. 【請求項２２】 前記被処理物表面又はその付近の前記
    反応性ガスに放射線を照射する手段を更に備えることを
    特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかに記載のドラ
    イエッチング装置。
23. 【請求項２３】 前記放射線がレーザ光又は紫外線であ
    ることを特徴とする請求項２２に記載のドライエッチン
    グ装置。
24. 【請求項２４】 前記放射線を前記被処理物表面に選択
    的に照射するためのマスク手段を更に有することを特徴
    とする請求項２２又は２３に記載のドライエッチング装
    置。