JP2001003185A - ドライエッチング方法及びその装置 - Google Patents
ドライエッチング方法及びその装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の構成元素からなる固体材料を１原子層
又は１分子層ずつ除去して、原子層オーダー又は分子層
オーダーの制御が可能なドライエッチング方法及びその
装置を提供する。 【解決手段】 ガス流量制御装置７０からガス供給管７
５によってアルゴンガスをＥＣＲプラズマ発生室６４内
に供給し、同様にガス供給管７６によって水素ガスを真
空チャンバー２０内に供給する。そして、ＥＣＲプラズ
マ発生装置６０においてＥＣＲプラズマを生成し、真空
チャンバー２０内に導入する。このＥＣＲプラズマを窒
化珪素膜４５に照射し、窒素のみを除去する。次いで、
水素ガスとアルゴンガスの流量を変え、前記同様にして
生成したＥＣＲプラズマを窒化珪素膜４５に照射して珪
素のみの除去を行う。
又は１分子層ずつ除去して、原子層オーダー又は分子層
オーダーの制御が可能なドライエッチング方法及びその
装置を提供する。 【解決手段】 ガス流量制御装置７０からガス供給管７
５によってアルゴンガスをＥＣＲプラズマ発生室６４内
に供給し、同様にガス供給管７６によって水素ガスを真
空チャンバー２０内に供給する。そして、ＥＣＲプラズ
マ発生装置６０においてＥＣＲプラズマを生成し、真空
チャンバー２０内に導入する。このＥＣＲプラズマを窒
化珪素膜４５に照射し、窒素のみを除去する。次いで、
水素ガスとアルゴンガスの流量を変え、前記同様にして
生成したＥＣＲプラズマを窒化珪素膜４５に照射して珪
素のみの除去を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法及びその装置に関し、さらに詳しくは結合力の強い
複数の構成元素からなる固体材料のドライエッチングに
好適に使用することのできるドライエッチング方法及び
その装置に関する。
方法及びその装置に関し、さらに詳しくは結合力の強い
複数の構成元素からなる固体材料のドライエッチングに
好適に使用することのできるドライエッチング方法及び
その装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体や絶縁体などの固体材料を
ドライエッチングするに当たっては、以下に示すような
装置を用いることによって行っていた。図１は、従来の
ドライエッチング装置を示す。図１に示すドライエッチ
ング装置１０は、チャンバー１とＲＦ電源３とを有して
いる。そして、チャンバー１内には固体材料７を保持す
るためのサセプタ２と、プレート４と、ガス導入口５
と、排気口６とが設けられている。ＲＦ電源３はサセプ
タ２に接続され、プレート４を対向電極として所定の大
きさの電場を形成できるようになっている。
ドライエッチングするに当たっては、以下に示すような
装置を用いることによって行っていた。図１は、従来の
ドライエッチング装置を示す。図１に示すドライエッチ
ング装置１０は、チャンバー１とＲＦ電源３とを有して
いる。そして、チャンバー１内には固体材料７を保持す
るためのサセプタ２と、プレート４と、ガス導入口５
と、排気口６とが設けられている。ＲＦ電源３はサセプ
タ２に接続され、プレート４を対向電極として所定の大
きさの電場を形成できるようになっている。
【０００３】そして、排気口６から真空ポンプ（図示せ
ず）によってチャンバー１内を所定の真空度まで排気し
た後、ガス導入口５からエッチングガスを導入する。ガ
ス導入口５からのガス流量と排気口６からの排気速度
（排気量）を所定の大きさに設定することによって、チ
ャンバー１内のエッチングガス圧力を所定の値に維持し
た後、固体材料７を設置したサセプタ２にＲＦ電源３よ
り所定の電圧を印加して、サセプタ２及びプレート４間
にエッチングガスプラズマ８を発生させる。すると固体
材料７の表面がエッチングガスプラズマ８に暴露される
ことによりその表面にイオン誘起物が形成される。そし
て、このイオン誘起物がエッチングガスプラズマ８中の
イオン粒子のボンバードメントによって除去され、これ
によって固体材料７のドライエッチングが行われるとい
うものである。
ず）によってチャンバー１内を所定の真空度まで排気し
た後、ガス導入口５からエッチングガスを導入する。ガ
ス導入口５からのガス流量と排気口６からの排気速度
（排気量）を所定の大きさに設定することによって、チ
ャンバー１内のエッチングガス圧力を所定の値に維持し
た後、固体材料７を設置したサセプタ２にＲＦ電源３よ
り所定の電圧を印加して、サセプタ２及びプレート４間
にエッチングガスプラズマ８を発生させる。すると固体
材料７の表面がエッチングガスプラズマ８に暴露される
ことによりその表面にイオン誘起物が形成される。そし
て、このイオン誘起物がエッチングガスプラズマ８中の
イオン粒子のボンバードメントによって除去され、これ
によって固体材料７のドライエッチングが行われるとい
うものである。
【０００４】このようなドライエッチングにおいては、
原子層オーダーあるいは分子層オーダーのエッチング制
御を効率良く行う必要があるとの観点から、固体材料の
表面を１分子層ずつ、あるいは１原子層ずつ除去できる
ことが望まれている。シリコンや砒化ガリウムなどの固
体材料の場合においては、ドライエッチング行程を次の
２段階に別けることによって１分子層ずつ及び１原子層
ずつの制御を可能としている。 エッチングガスの固体材料表面への吸着過程 イオン照射によるエッチング誘起物の形成及び除去過
程
原子層オーダーあるいは分子層オーダーのエッチング制
御を効率良く行う必要があるとの観点から、固体材料の
表面を１分子層ずつ、あるいは１原子層ずつ除去できる
ことが望まれている。シリコンや砒化ガリウムなどの固
体材料の場合においては、ドライエッチング行程を次の
２段階に別けることによって１分子層ずつ及び１原子層
ずつの制御を可能としている。 エッチングガスの固体材料表面への吸着過程 イオン照射によるエッチング誘起物の形成及び除去過
程
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては前記シリコンなど以外の固体材料をドライ
エッチングする場合における、上記１分子層制御あるい
は１原子層制御は困難であった。特に、固体材料が複数
の元素から構成され、これらが強固な結合力の元に存在
している場合においては、前記１分子層制御が困難とな
るばかりでなく、エッチング自体も困難になる場合があ
った。例えば、窒化珪素からなる固体材料を、上記方法
にしたがってエッチングガスである塩素ガスの吸着と、
アルゴンイオン照射によるイオン誘起物の形成及び除去
を行った場合においては、条件を最適化しても前記及
びを１回ずつ実施した１サイクル当たり０．１Å、す
なわち窒化珪素の約１／１９分子層しか除去できなかっ
た。
法においては前記シリコンなど以外の固体材料をドライ
エッチングする場合における、上記１分子層制御あるい
は１原子層制御は困難であった。特に、固体材料が複数
の元素から構成され、これらが強固な結合力の元に存在
している場合においては、前記１分子層制御が困難とな
るばかりでなく、エッチング自体も困難になる場合があ
った。例えば、窒化珪素からなる固体材料を、上記方法
にしたがってエッチングガスである塩素ガスの吸着と、
アルゴンイオン照射によるイオン誘起物の形成及び除去
を行った場合においては、条件を最適化しても前記及
びを１回ずつ実施した１サイクル当たり０．１Å、す
なわち窒化珪素の約１／１９分子層しか除去できなかっ
た。
【０００６】本発明は、複数の構成元素からなる固体材
料を１原子層又は１分子層ずつ除去して、原子層オーダ
ー又は分子層オーダーの制御が可能なドライエッチング
方法及びその装置を提供することを目的とする。
料を１原子層又は１分子層ずつ除去して、原子層オーダ
ー又は分子層オーダーの制御が可能なドライエッチング
方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法及びその装置は、上記目的を達成すべく、複数の
構成元素からなる固体材料をドライエッチングするに際
し、前記複数の構成元素に対してそれぞれ異なる気相処
理条件を用い、前記複数の構成元素をそれぞれ独立に除
去することによって、前記固体材料をドライエッチング
除去することを特徴とする。
グ方法及びその装置は、上記目的を達成すべく、複数の
構成元素からなる固体材料をドライエッチングするに際
し、前記複数の構成元素に対してそれぞれ異なる気相処
理条件を用い、前記複数の構成元素をそれぞれ独立に除
去することによって、前記固体材料をドライエッチング
除去することを特徴とする。
【０００８】本発明者らは、エッチング処理自体が困難
な複数の構成元素からなる固体材料を、１分子層ずつ制
御してドライエッチング処理すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、ドライエッチング処理時における最適な気相
処理条件が前記複数の構成元素のそれぞれについて異な
ることを発見した。そして、前記複数の構成元素に応じ
てそれぞれ最適な気相処理条件を選択し、各構成元素を
それぞれ独立・別個に除去することによって、前記のよ
うな固体材料のドライエッチングが可能となるととも
に、１分子層ずつの制御も達成できることを見出した。
な複数の構成元素からなる固体材料を、１分子層ずつ制
御してドライエッチング処理すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、ドライエッチング処理時における最適な気相
処理条件が前記複数の構成元素のそれぞれについて異な
ることを発見した。そして、前記複数の構成元素に応じ
てそれぞれ最適な気相処理条件を選択し、各構成元素を
それぞれ独立・別個に除去することによって、前記のよ
うな固体材料のドライエッチングが可能となるととも
に、１分子層ずつの制御も達成できることを見出した。
【０００９】図２は、本発明の方法によるドライエッチ
ング工程の一例を模式的に示したものである。なお、図
２においては、窒化珪素からなる固体材料を水素ガスと
アルゴンガスとの混合ガスでドライエッチングする場合
について示している。最初に、混合ガス中における水素
ガス及びアルゴンガスの流量比、並びにこの混合ガスに
投入する電力を、窒化珪素の構成元素である窒素に適し
た条件、すなわち気相処理条件に設定し、所定のプラズ
マを発生させる。すると、図２（ａ）に示すように、励
起水素粒子が窒化珪素の窒素とのみ反応してＮＨx なる
エッチング誘起物を生成し、このエッチング誘起物は窒
化珪素表面から除去される。
ング工程の一例を模式的に示したものである。なお、図
２においては、窒化珪素からなる固体材料を水素ガスと
アルゴンガスとの混合ガスでドライエッチングする場合
について示している。最初に、混合ガス中における水素
ガス及びアルゴンガスの流量比、並びにこの混合ガスに
投入する電力を、窒化珪素の構成元素である窒素に適し
た条件、すなわち気相処理条件に設定し、所定のプラズ
マを発生させる。すると、図２（ａ）に示すように、励
起水素粒子が窒化珪素の窒素とのみ反応してＮＨx なる
エッチング誘起物を生成し、このエッチング誘起物は窒
化珪素表面から除去される。
【００１０】その後、混合ガス中における水素ガス及び
アルゴンガスの流量比、並びにこの混合ガスに投入する
電力を、窒化珪素の構成元素である珪素に適した気相処
理条件に設定する。すると、図２（ｂ）に示すように、
水素イオン粒子が窒化珪素の構成元素である珪素とのみ
反応してＳｉＨx なるイオン誘起物を生成する。そし
て、アルゴンイオン粒子のボンバードメントによって窒
化珪素表面から除去される。したがって、窒化珪素を構
成する窒素除去及び珪素除去に適した気相処理条件を順
次に入れ替えてドライエッチングを行うことにより、１
分子層ずつのエッチング制御が可能となる。
アルゴンガスの流量比、並びにこの混合ガスに投入する
電力を、窒化珪素の構成元素である珪素に適した気相処
理条件に設定する。すると、図２（ｂ）に示すように、
水素イオン粒子が窒化珪素の構成元素である珪素とのみ
反応してＳｉＨx なるイオン誘起物を生成する。そし
て、アルゴンイオン粒子のボンバードメントによって窒
化珪素表面から除去される。したがって、窒化珪素を構
成する窒素除去及び珪素除去に適した気相処理条件を順
次に入れ替えてドライエッチングを行うことにより、１
分子層ずつのエッチング制御が可能となる。
【００１１】図４は、本発明の方法及び装置によって厚
さ１２Åの窒化珪素膜をドライエッチングした場合にお
ける、窒化珪素膜の珪素及び窒素のＸＰＳ（Ｘ線光電子
分光法）強度を表面から測定したものである。窒化珪素
膜中の窒素は、水素：アルゴン＝１：２で圧力０．４Ｐ
ａの混合ガスプラズマに４５分間接触させて除去し、窒
化珪素膜中の珪素は、水素：アルゴン＝１：１５で圧力
０．３Ｐａの混合ガスプラズマに１分間接触させること
により除去した。なお、図４においては、基準となる基
板珪素に対するＸＰＳ強度の相対比によって表してい
る。また、図中の「エッチングサイクル」とは、上記の
ような窒素除去及び珪素除去をそれぞれ１回ずつ行った
場合を１サイクルとして、この工程を何回繰り返したか
によってカウントしたものである。
さ１２Åの窒化珪素膜をドライエッチングした場合にお
ける、窒化珪素膜の珪素及び窒素のＸＰＳ（Ｘ線光電子
分光法）強度を表面から測定したものである。窒化珪素
膜中の窒素は、水素：アルゴン＝１：２で圧力０．４Ｐ
ａの混合ガスプラズマに４５分間接触させて除去し、窒
化珪素膜中の珪素は、水素：アルゴン＝１：１５で圧力
０．３Ｐａの混合ガスプラズマに１分間接触させること
により除去した。なお、図４においては、基準となる基
板珪素に対するＸＰＳ強度の相対比によって表してい
る。また、図中の「エッチングサイクル」とは、上記の
ような窒素除去及び珪素除去をそれぞれ１回ずつ行った
場合を１サイクルとして、この工程を何回繰り返したか
によってカウントしたものである。
【００１２】図４から明らかなように、エッチングサイ
クルが増加するにしたがって、０．５サイクル毎に窒化
珪素膜中の窒素及び珪素のＸＰＳ強度は段階的に減少し
ている。したがって、窒素と珪素が片方ずつ別々に除去
されていることが分かる。また、別の実験から、図４に
示す１サイクル当たりのＸＰＳ強度の減少度合いは、窒
化珪素の約１．９Åの厚さに相当することが判明してい
る。そして、この厚さは窒化珪素の約１分子層の厚さに
相当する。したがって、本発明の方法及び装置によって
複数の構成元素からなる固体材料をドライエッチングし
た場合において、１分子層ずつのエッチング制御が可能
であることが分かる。
クルが増加するにしたがって、０．５サイクル毎に窒化
珪素膜中の窒素及び珪素のＸＰＳ強度は段階的に減少し
ている。したがって、窒素と珪素が片方ずつ別々に除去
されていることが分かる。また、別の実験から、図４に
示す１サイクル当たりのＸＰＳ強度の減少度合いは、窒
化珪素の約１．９Åの厚さに相当することが判明してい
る。そして、この厚さは窒化珪素の約１分子層の厚さに
相当する。したがって、本発明の方法及び装置によって
複数の構成元素からなる固体材料をドライエッチングし
た場合において、１分子層ずつのエッチング制御が可能
であることが分かる。
【００１３】以上説明したように、本発明によれば如何
なる種類の固体材料を用いた場合においても、その固体
材料を構成する元素にとって最適な気相処理条件を選択
することによって、１分子層制御が可能となり、極めて
良好な制御性の下に固体材料のドライエッチングを行う
ことができる。
なる種類の固体材料を用いた場合においても、その固体
材料を構成する元素にとって最適な気相処理条件を選択
することによって、１分子層制御が可能となり、極めて
良好な制御性の下に固体材料のドライエッチングを行う
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に則して詳細に説明する。本発明の方法及び装置におけ
るドライエッチングの方法は特に限定されるものではな
いが、上記図２においても触れたように、ガス分子をプ
ラズマ励起することによってエッチング粒子を発生さ
せ、このエッチング粒子を固体材料表面に垂直に入射さ
せ、これによって生じたエッチング誘起物を除去するこ
とによって行うことが好ましい。これによってドライエ
ッチングに方向性を持たせることができ、複雑な形状の
エッチングをも簡易に行うことができる。また、高いエ
ッチング効率を得ることもできる。
に則して詳細に説明する。本発明の方法及び装置におけ
るドライエッチングの方法は特に限定されるものではな
いが、上記図２においても触れたように、ガス分子をプ
ラズマ励起することによってエッチング粒子を発生さ
せ、このエッチング粒子を固体材料表面に垂直に入射さ
せ、これによって生じたエッチング誘起物を除去するこ
とによって行うことが好ましい。これによってドライエ
ッチングに方向性を持たせることができ、複雑な形状の
エッチングをも簡易に行うことができる。また、高いエ
ッチング効率を得ることもできる。
【００１５】このようにしてドライエッチングを行う場
合、前記エッチング粒子の固体材料表面への入射エネル
ギーは２５ｅＶ以下であることが好ましい。これによっ
て、前記エッチングイオン粒子の固体材料表面への侵入
深さを原子層オーダーあるいは分子層オーダーに制御す
ることができる。
合、前記エッチング粒子の固体材料表面への入射エネル
ギーは２５ｅＶ以下であることが好ましい。これによっ
て、前記エッチングイオン粒子の固体材料表面への侵入
深さを原子層オーダーあるいは分子層オーダーに制御す
ることができる。
【００１６】さらに、この入射エネルギーは１０〜２０
ｅＶであることが好ましく、さらには１３〜１７ｅＶで
あることが好ましい。これによって固体材料表面に対し
て１原子層又は１分子層程度の厚さに侵入し、１原子層
又は１分子層程度の厚さのイオン誘起物を生成・除去し
て、１原子層ずつあるいは１分子層ずつのエッチング制
御が可能となる。
ｅＶであることが好ましく、さらには１３〜１７ｅＶで
あることが好ましい。これによって固体材料表面に対し
て１原子層又は１分子層程度の厚さに侵入し、１原子層
又は１分子層程度の厚さのイオン誘起物を生成・除去し
て、１原子層ずつあるいは１分子層ずつのエッチング制
御が可能となる。
【００１７】本発明の異なる気相処理条件は、固体材料
を構成する元素の種類に応じて調節し、設定する。例え
ば、ガス分子濃度を異なるようにして設定することがで
きる。また、ガス分子の種類を異なるようにしてもよ
い。さらには、ガス分子の励起の割合を調節し、エッチ
ング粒子の割合を変化させることによっても行うことが
できる。このような操作はそれぞれ単独で用いてもよい
し、２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
を構成する元素の種類に応じて調節し、設定する。例え
ば、ガス分子濃度を異なるようにして設定することがで
きる。また、ガス分子の種類を異なるようにしてもよ
い。さらには、ガス分子の励起の割合を調節し、エッチ
ング粒子の割合を変化させることによっても行うことが
できる。このような操作はそれぞれ単独で用いてもよい
し、２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１８】図３は、本発明のドライエッチング装置の
好ましい態様の一例を示す概略図である。図３に示すド
ライエッチング装置９０は、真空チャンバー２０と、タ
ーボ分子ポンプ３０と、固体材料４５を設置するための
サセプタ４０と、固体材料４５を覆うようにして設けら
れたシャッター５０と、ＥＣＲプラズマ発生装置６０
と、ガス流量制御装置７０と、シーケンスコントローラ
８０とを具えている。そして、ターボ分子ポンプ３０は
バルブ３５に接続され、このバルブを開閉することによ
って真空チャンバー２０内を排気できるようになってい
る。
好ましい態様の一例を示す概略図である。図３に示すド
ライエッチング装置９０は、真空チャンバー２０と、タ
ーボ分子ポンプ３０と、固体材料４５を設置するための
サセプタ４０と、固体材料４５を覆うようにして設けら
れたシャッター５０と、ＥＣＲプラズマ発生装置６０
と、ガス流量制御装置７０と、シーケンスコントローラ
８０とを具えている。そして、ターボ分子ポンプ３０は
バルブ３５に接続され、このバルブを開閉することによ
って真空チャンバー２０内を排気できるようになってい
る。
【００１９】また、ＥＣＲプラズマ発生装置６０は、マ
イクロ波供給装置６２と、ＥＣＲプラズマ発生室６４
と、このプラズマ発生室の周囲において電磁コイル６６
とを具えている。マイクロ波供給装置６２で発生したマ
イクロ波は石英窓６３を通じてＥＣＲプラズマ発生室６
４に供給され、そこでＥＣＲプラズマを発生させる。こ
のＥＣＲプラズマは電磁コイル６６によって集束され、
プラズマ導入口６８から真空チャンバー２０内に導入さ
れるようになっている。
イクロ波供給装置６２と、ＥＣＲプラズマ発生室６４
と、このプラズマ発生室の周囲において電磁コイル６６
とを具えている。マイクロ波供給装置６２で発生したマ
イクロ波は石英窓６３を通じてＥＣＲプラズマ発生室６
４に供給され、そこでＥＣＲプラズマを発生させる。こ
のＥＣＲプラズマは電磁コイル６６によって集束され、
プラズマ導入口６８から真空チャンバー２０内に導入さ
れるようになっている。
【００２０】ガス流量制御装置７０は、ＥＣＲプラズマ
を発生させるためのガスをそれぞれ一定の流量におい
て、ガス供給管７５及び７６を通じてＥＣＲプラズマ発
生室６４及び真空チャンバー２０内に供給できるように
なっている。そして、シーケンスコントローラ８０は、
シャッター５０、マイクロ波供給装置６２、及びガス流
量制御装置７０にそれぞれ接続され、これらを連動させ
て制御し、ドライエッチングにおける気相処理条件を連
続的に変化できるようになっている。
を発生させるためのガスをそれぞれ一定の流量におい
て、ガス供給管７５及び７６を通じてＥＣＲプラズマ発
生室６４及び真空チャンバー２０内に供給できるように
なっている。そして、シーケンスコントローラ８０は、
シャッター５０、マイクロ波供給装置６２、及びガス流
量制御装置７０にそれぞれ接続され、これらを連動させ
て制御し、ドライエッチングにおける気相処理条件を連
続的に変化できるようになっている。
【００２１】例えば、ガス分子濃度が異なるようにして
固体材料の構成元素に対するそれぞれの気相処理条件を
設定する場合は、ガス流量制御装置７０によってＥＣＲ
プラズマ発生室６４及び真空チャンバー２０内に供給す
るガスの流量を調節することによって行うことができ
る。また、ガス分子の種類が異なるようにする場合にお
いても、ガス流量制御装置７０によって使用するガスの
切り替えを行うことによって実施することができる。さ
らに、プラズマ励起によって生成するエッチング粒子の
割合を変える場合においては、マイクロ波供給装置６２
から発生するマイクロ波の強度を変えることによって行
うことができる。
固体材料の構成元素に対するそれぞれの気相処理条件を
設定する場合は、ガス流量制御装置７０によってＥＣＲ
プラズマ発生室６４及び真空チャンバー２０内に供給す
るガスの流量を調節することによって行うことができ
る。また、ガス分子の種類が異なるようにする場合にお
いても、ガス流量制御装置７０によって使用するガスの
切り替えを行うことによって実施することができる。さ
らに、プラズマ励起によって生成するエッチング粒子の
割合を変える場合においては、マイクロ波供給装置６２
から発生するマイクロ波の強度を変えることによって行
うことができる。
【００２２】気相処理条件の切り替え時においてはシャ
ッター５０を閉状態にしておく。そして、気相処理条件
を設定しドライエッチングを行う場合においてシャッタ
ー５０を開状態にする。これによって、固体材料の構成
元素をそれぞれ独立に除去することができ、固体材料の
ドライエッチングが可能となるものである。
ッター５０を閉状態にしておく。そして、気相処理条件
を設定しドライエッチングを行う場合においてシャッタ
ー５０を開状態にする。これによって、固体材料の構成
元素をそれぞれ独立に除去することができ、固体材料の
ドライエッチングが可能となるものである。
【００２３】前述したように、これらシャッター５０
と、マイクロ波供給装置６２と、ガス流量制御装置７０
とはシーケンスコントローラ８０によって連動するよう
になっているため、前記構成元素の除去は連続して行う
ことができるものである。
と、マイクロ波供給装置６２と、ガス流量制御装置７０
とはシーケンスコントローラ８０によって連動するよう
になっているため、前記構成元素の除去は連続して行う
ことができるものである。
【００２４】実施例 本実施例では、図３に示すような装置を用いて、厚さ１
２Åの窒化珪素膜のドライエッチングを実施した。最初
に、ガス流量制御装置７０によって、水素：アルゴン＝
１：２で全圧力が０．４Ｐａとなるように、それぞれの
ガスを真空チャンバー２０及びＥＣＲプラズマ発生室６
４内に導入した。次いで、マイクロ波供給装置６２から
１６５Ｗ強度のマイクロ波を発生させ、石英窓６３を通
してＥＣＲプラズマ発生室６４内に導入することによ
り、ＥＣＲプラズマを発生させた。次いで、プラズマ導
入口６８よりＥＣＲプラズマを真空チャンバー２０内に
導入し、シャッター５０を開にして窒化珪素膜４５に前
記ＥＣＲプラズマを照射した。４５分の時間が経過した
後、シャッター５０を閉にした。
２Åの窒化珪素膜のドライエッチングを実施した。最初
に、ガス流量制御装置７０によって、水素：アルゴン＝
１：２で全圧力が０．４Ｐａとなるように、それぞれの
ガスを真空チャンバー２０及びＥＣＲプラズマ発生室６
４内に導入した。次いで、マイクロ波供給装置６２から
１６５Ｗ強度のマイクロ波を発生させ、石英窓６３を通
してＥＣＲプラズマ発生室６４内に導入することによ
り、ＥＣＲプラズマを発生させた。次いで、プラズマ導
入口６８よりＥＣＲプラズマを真空チャンバー２０内に
導入し、シャッター５０を開にして窒化珪素膜４５に前
記ＥＣＲプラズマを照射した。４５分の時間が経過した
後、シャッター５０を閉にした。
【００２５】次いで、ガス流量制御装置７０によって、
水素：アルゴン＝１：１５で全圧力が０．３Ｐａとなる
ように、それぞれのガスを真空チャンバー２０及びＥＣ
Ｒプラズマ発生室６４内に導入し、前記同様にしてＥＣ
Ｒプラズマを発生させた。次いで、前記ＥＣＲプラズマ
を真空チャンバー２０内に導入し、前記同様にして窒化
珪素膜４５に照射した。照射時間は１分間とした。この
後、窒化珪素膜４５中の珪素及び窒素を定量すべく、前
記膜の表面からＸＰＳに珪素及び窒素のＸＰＳ強度を調
べた。
水素：アルゴン＝１：１５で全圧力が０．３Ｐａとなる
ように、それぞれのガスを真空チャンバー２０及びＥＣ
Ｒプラズマ発生室６４内に導入し、前記同様にしてＥＣ
Ｒプラズマを発生させた。次いで、前記ＥＣＲプラズマ
を真空チャンバー２０内に導入し、前記同様にして窒化
珪素膜４５に照射した。照射時間は１分間とした。この
後、窒化珪素膜４５中の珪素及び窒素を定量すべく、前
記膜の表面からＸＰＳに珪素及び窒素のＸＰＳ強度を調
べた。
【００２６】上記のような一種のエッチング工程をそれ
ぞれ１サイクルとし、これを計３回実施した。そして、
この場合における窒化珪素膜４５中の珪素及び窒素につ
いても前記同様に調べた。結果を図４に示す。なお、図
４においては、前記したように、基準となる基板珪素に
対する相対的なＸＰＳ強度を用いて表している。図４に
示すＸＰＳ強度の１サイクル毎の減少割合は、窒化珪素
の１分子層にほぼ相当する。したがって、本発明の方法
及び装置によって、１分子層ずつ制御してドライエッチ
ングできることが分かる。また、０．５サイクル毎に珪
素及び窒素のＸＰＳ強度比が段階的に減少してから、上
記１サイクルのエッチング工程において、珪素及び窒素
が別々に除去されていることも分かる。
ぞれ１サイクルとし、これを計３回実施した。そして、
この場合における窒化珪素膜４５中の珪素及び窒素につ
いても前記同様に調べた。結果を図４に示す。なお、図
４においては、前記したように、基準となる基板珪素に
対する相対的なＸＰＳ強度を用いて表している。図４に
示すＸＰＳ強度の１サイクル毎の減少割合は、窒化珪素
の１分子層にほぼ相当する。したがって、本発明の方法
及び装置によって、１分子層ずつ制御してドライエッチ
ングできることが分かる。また、０．５サイクル毎に珪
素及び窒素のＸＰＳ強度比が段階的に減少してから、上
記１サイクルのエッチング工程において、珪素及び窒素
が別々に除去されていることも分かる。
【００２７】以上、発明の実施の形態に則して本発明を
説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されるもの
ではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あ
らゆる変形や変更が可能である。
説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されるもの
ではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あ
らゆる変形や変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のドライエ
ッチング方法及びその装置によれば、ドライエッチング
が困難な固体材料に対してもドライエッチング処理を行
うことができる。さらに、このような材料に限らず如何
なる固体材料に対しても、この固体材料を構成する元素
に応じて適当な気相処理条件を選択することにより、１
原子層制御あるいは１分子層制御のドライエッチングが
可能となる。
ッチング方法及びその装置によれば、ドライエッチング
が困難な固体材料に対してもドライエッチング処理を行
うことができる。さらに、このような材料に限らず如何
なる固体材料に対しても、この固体材料を構成する元素
に応じて適当な気相処理条件を選択することにより、１
原子層制御あるいは１分子層制御のドライエッチングが
可能となる。
【図１】 従来のドライエッチング装置の一例を示す概
略図である。
略図である。
【図２】 本発明のドライエッチング方法を説明するた
めの模式図である。
めの模式図である。
【図３】 本発明のドライエッチング装置の一例を示す
概略図である。
概略図である。
【図４】 本発明のドライエッチング方法によって窒化
珪素膜をドライエッチングした場合における、珪素及び
窒素の減少割合を示すＸＰＳ強度図である。
珪素膜をドライエッチングした場合における、珪素及び
窒素の減少割合を示すＸＰＳ強度図である。
１ チャンバー ２、４０ サセプタ ３ ＲＦ電源 ４ プレート ５ ガス導入口 ６ 排気口 ７、４５ 固体材料 ８ エッチングガスプラズマ １０、９０ ドライエッチング装置 ２０ 真空チャンバー ３０ ターボ分子ポンプ ３５ バルブ ５０ シャッター ６０ ＥＣＲプラズマ発生装置 ６２ マイクロ波発生装置 ６３ 石英窓 ６４ ＥＣＲプラズマ発生室 ６６ 電磁コイル ６８ プラズマ導入口 ７０ ガス流量制御装置 ７５、７６ ガス供給管 ８０ シーケンスコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA13 DA19 DB06 DB20 DD03 DD08 DE14 DE20 DG06 DG15 DM29 DM37 DN01 5F004 AA02 BA14 BB14 BC03 BD05 CA03 DA23 DA24 DB07
Claims (13)
- 【請求項１】 複数の構成元素からなる固体材料をドラ
イエッチングするに際し、前記複数の構成元素に対して
それぞれ異なる気相処理条件を用い、前記複数の構成元
素をそれぞれ独立に除去することによって、前記固体材
料をドライエッチングすることを特徴とする、ドライエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 前記ドライエッチングは、気相中におけ
るガス分子をプラズマ励起することによってエッチング
粒子を生成させ、このエッチング粒子を前記固体材料の
表面へ入射させることにより前記固体材料の構成元素と
反応させ、これによって生じたエッチング誘起物を除去
することによって行うことを特徴とする、請求項１に記
載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 前記エッチング粒子の前記固体材料の表
面への入射エネルギーが２５ｅＶ以下であることを特徴
とする、請求項２に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 前記エッチング粒子の前記固体材料の表
面への入射エネルギーが１０〜２０ｅＶ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。 - 【請求項５】 前記異なる気相処理条件は、気相中にお
けるガス分子濃度を異なるように設定したことを特徴と
する、請求項１〜４のいずれか一に記載のドライエッチ
ング方法。 - 【請求項６】 前記異なる気相処理条件は、気相中にお
けるガス分子の種類を異なるように設定したことを特徴
とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のドライエッ
チング方法。 - 【請求項７】 前記異なる気相処理条件は、プラズマ励
起によるエッチング粒子の割合が異なるように設定した
ことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一に記載の
ドライエッチング方法。 - 【請求項８】 前記固体材料は窒化珪素であり、前記ガ
ス分子は水素分子であることを特徴とする、請求項１〜
７のいずれか一に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項９】 複数の構成元素からなる固体材料をドラ
イエッチングする装置であって、前記複数の構成元素の
それぞれに対する気相処理条件を連続的に制御し、前記
複数の構成元素をそれぞれ独立に除去することによっ
て、前記固体材料をドライエッチングするようにしたこ
とを特徴とする、ドライエッチング装置。 - 【請求項１０】 前記気相処理条件は、気相中における
ガス分子濃度であ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装置。 - 【請求項１１】 前記気相処理条件は、気相中における
ガス分子の種類であることを特徴とする、請求項９又は
１０に記載のドライエッチング装置。 - 【請求項１２】 前記気相処理条件は、プラズマ励起に
よって生成するエッチング粒子の割合であることを特徴
とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載のドライエ
ッチング方法。 - 【請求項１３】 真空チャンバーと、真空ポンプと、固
体材料を設置するためのサセプタと、前記固体材料を覆
うようにして設けられたシャッターと、ＥＣＲプラズマ
発生装置と、ガス流量制御装置と、シーケンスコントロ
ーラとを具え、前記シーケンスコントローラによりガス
流量及びＥＣＲプラズマの発生を制御して異なる気相処
理条件を作製するとともに、前記シーケンスコントロー
ラにより前記異なる気相処理条件の作製に同調するよう
にして前記シャッターの開閉を行い、前記固体材料の複
数の構成元素をそれぞれ独立に除去することにより前記
固体材料をドライエッチングすることを特徴とする、ド
ライエッチング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17367899A JP3378909B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ドライエッチング方法及びその装置 |
| EP00301655A EP1063691A3 (en) | 1999-06-21 | 2000-03-01 | A dry-etching method and an equipment for dry-etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17367899A JP3378909B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ドライエッチング方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003185A true JP2001003185A (ja) | 2001-01-09 |
| JP3378909B2 JP3378909B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=15965081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17367899A Expired - Lifetime JP3378909B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | ドライエッチング方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1063691A3 (ja) |
| JP (1) | JP3378909B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797637B2 (en) | 2002-05-14 | 2004-09-28 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device fabrication method |
| WO2019208397A1 (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び埋め込み方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6390133A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Toshiba Corp | シリコン窒化膜のドライエツチング方法 |
| JPH02272728A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Nec Corp | ドライエッチング方法 |
| JP2522050B2 (ja) * | 1989-05-19 | 1996-08-07 | 日本電気株式会社 | 原子層ドライエッチング方法 |
| US5385651A (en) * | 1991-01-11 | 1995-01-31 | University Of Georgia Research Foundation | Digital electrochemical etching of compound semiconductors |
| JPH04338640A (ja) * | 1991-05-16 | 1992-11-25 | Nec Corp | 原子層エッチング方法およびその装置 |
| JPH0737807A (ja) * | 1993-07-21 | 1995-02-07 | Hitachi Ltd | 原子、分子線による表面処理方法およびその装置 |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP17367899A patent/JP3378909B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-01 EP EP00301655A patent/EP1063691A3/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797637B2 (en) | 2002-05-14 | 2004-09-28 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device fabrication method |
| WO2019208397A1 (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び埋め込み方法 |
| JP2019192733A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び埋め込み方法 |
| KR20200141489A (ko) * | 2018-04-23 | 2020-12-18 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 처리 장치 및 매립 방법 |
| KR102471811B1 (ko) * | 2018-04-23 | 2022-11-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 처리 장치 및 매립 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1063691A3 (en) | 2002-08-21 |
| EP1063691A2 (en) | 2000-12-27 |
| JP3378909B2 (ja) | 2003-02-17 |
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