JP2005268598A - Etching device - Google Patents

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哲也 岡本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical etching apparatus that prevents an unwanted oxide film from being formed at an etching target and a light transmission window, also prevents an etching rate from decreasing even if the optical etching device is applied to the etching of Si, and makes etching with high machining precision. <P>SOLUTION: The etching device comprises: at least a treatment chamber for retaining the inside of the chamber in vacuum; a gas inlet for introducing treatment gas without containing O<SB>2</SB>into the treatment chamber; a light source for generating light having photon energy that is larger than the binding energy of CF<SB>4</SB>; and a light transmission window for introducing light from the light source into the treatment chamber. A thin film formed by Si on at least one layer formed on an object to be treated is etched by using radical generated by applying light to the treatment gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エッチング装置に関する。   The present invention relates to an etching apparatus.

ドライエッチングは、イオンラジカルを用いて、薄膜または基板の不要な部分を除去する加工技術である。このようなドライエッチングとして、従来、反応性イオンエッチング(RIE)や、マイクロ波で生成した高密度プラズマを用いたエッチングが知られている。   Dry etching is a processing technique for removing unnecessary portions of a thin film or a substrate using ion radicals. Conventionally known as such dry etching are reactive ion etching (RIE) and etching using high-density plasma generated by microwaves.

しかしながら、RIEは加速されたイオンを基板に入射してエッチングを行う技術であるため、たとえば薄膜トランジスタ(TFT)の製造に適用しようとすると、前記イオンにより基板が損傷を受けてしまい、得られたTFTの電気特性が劣化してしまう不具合がある。また、マイクロ波で生成した高密度プラズマを用いたエッチング装置であっても、プラズマ中に存在するイオンによる基板の損傷を完全に避けることは困難であり、TFTの電気特性の劣化を完全に防止することができない。   However, since RIE is a technique in which accelerated ions are incident on the substrate and etching is performed, for example, when the method is applied to the manufacture of a thin film transistor (TFT), the substrate is damaged by the ions, and the obtained TFT is obtained. There is a problem that the electrical characteristics of the battery deteriorate. Even in an etching apparatus using high-density plasma generated by microwaves, it is difficult to completely avoid damage to the substrate due to ions present in the plasma, and the deterioration of the electrical characteristics of the TFT is completely prevented. Can not do it.

そこで、イオンを含まないドライエッチングである光エッチングを、TFTの製造に適用することが知られている。その一例として、たとえば特許文献1には、少なくともイオウとフッ素とを構成元素として有する化合物O2とを含むエッチングガスに光を照射し、生成した化学種を用いて酸化シリコン系材料層をエッチングすることを特徴とする光エッチング方法が開示されている。しかしながら、半導体分野、液晶の分野で汎用されているSi薄膜のエッチングを特許文献1に記載の方法にて行うと、酸素ガスを含む処理ガスを用いているため、被エッチング物に不所望な酸化膜が形成されてしまうという不具合があった。また、光源のフォトンエネルギがO2に吸収されるためFラジカルの発生効率が低下し、エッチングレートが低下してしまうという問題もある。エッチングレートを維持するためには、光源の出力を大きくすることが考えられるが、そうすると消費電力の増加につながり、コスト高となってしまう不具合がある。 Therefore, it is known that photoetching, which is dry etching that does not contain ions, is applied to the manufacture of TFTs. As an example, for example, Patent Document 1 discloses that an etching gas containing at least a compound O 2 having sulfur and fluorine as constituent elements is irradiated with light, and a silicon oxide-based material layer is etched using the generated chemical species. A photo-etching method characterized by this is disclosed. However, when etching a Si thin film, which is widely used in the semiconductor field and the liquid crystal field, is performed by the method described in Patent Document 1, since a processing gas containing oxygen gas is used, undesired oxidation is caused on the object to be etched. There was a problem that a film was formed. Further, since the photon energy of the light source is absorbed by O 2 , there is a problem that the generation efficiency of F radicals is lowered and the etching rate is lowered. In order to maintain the etching rate, it is conceivable to increase the output of the light source, but this leads to an increase in power consumption and a problem that the cost is increased.

また光エッチングは、通常、エッチング対象を載置した処理室中に処理ガスを導入し、これに光透過窓を通して光を照射するような構成を備えるエッチング装置を用いて行われる。しかし、かかる従来のエッチング装置を用いて上記特許文献1に記載のエッチング方法を行うと、光透過窓に酸化膜が形成されてしまい、この酸化膜のため光の透過率が低下してしまう。これによって、Fラジカルの発生効率が低下し、エッチングレートが低下してしまうという不具合があった。また、上記光透過窓に形成された酸化膜はエッチング時間とともに組成、厚みが変化するため、エッチング時間とともに光の透過率も変化し、一定の透過率でエッチング対象に光を照射することが困難であった。さらにこのことによりエッチングレートも時間とともに変化するため、加工精度を維持することが困難であった。上記エッチング対象とする薄膜材料のSiは、高い精度の加工が要求されるTFTのチャネルとして用いられており、これらの薄膜のエッチングに上記光エッチングを適用することが困難であった。
特開平10−32176号公報 特開平5−21397号公報 特開2001−351909号公報 特開2002−212739号公報 特開2003−297816号公報
Photoetching is usually performed using an etching apparatus having a configuration in which a processing gas is introduced into a processing chamber in which an object to be etched is placed, and light is irradiated through the processing gas. However, when the etching method described in Patent Document 1 is performed using such a conventional etching apparatus, an oxide film is formed on the light transmission window, and the light transmittance decreases due to this oxide film. As a result, the generation efficiency of F radicals is lowered, and the etching rate is lowered. In addition, since the composition and thickness of the oxide film formed on the light transmission window changes with the etching time, the light transmittance also changes with the etching time, making it difficult to irradiate the etching target with a constant transmittance. Met. Furthermore, since the etching rate also changes with time due to this, it is difficult to maintain the processing accuracy. The thin film material Si to be etched is used as a TFT channel that requires high-precision processing, and it has been difficult to apply the photoetching to the etching of these thin films.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-32176 JP-A-5-21397 JP 2001-351909 A JP 2002-212739 A JP 2003-297816 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、エッチング対象および光透過窓に不所望な酸化膜が形成されることなく、Siのエッチングに適用してもエッチングレートの低下を防止し、高い加工精度にてエッチングすることができる、エッチング装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to apply it to Si etching without forming an undesired oxide film on the etching object and the light transmission window. However, it is an object of the present invention to provide an etching apparatus capable of preventing the etching rate from being lowered and performing etching with high processing accuracy.

本発明のエッチング装置は、室内を真空に保持可能な処理室と、処理室にO2を含まない処理ガスを導入するガス導入口と、CF4の結合エネルギより大きなフォトンエネルギを有する光を発する光源と、光源からの光を処理室に導入するための光透過窓を少なくとも備え、処理ガスに光を照射して生成したラジカルを用いて、被処理物に形成された少なくとも1層以上のSiで形成された薄膜をエッチングすることを特徴とするものである。 The etching apparatus of the present invention emits light having photon energy larger than the binding energy of CF 4 , a processing chamber capable of keeping the chamber in a vacuum, a gas introduction port for introducing a processing gas not containing O 2 into the processing chamber, and the like. A light source and at least a light transmission window for introducing light from the light source into the processing chamber, and at least one or more layers of Si formed on the object to be processed using radicals generated by irradiating the processing gas with light The thin film formed in (1) is etched.

ここにおいて、光源としてキセノンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプまたはアルゴンエキシマランプを用いることが好ましい。   Here, it is preferable to use a xenon excimer lamp, a krypton excimer lamp, or an argon excimer lamp as a light source.

また本発明のエッチング装置は、処理ガスとしてF2、Cl2、SF6およびCF4のうちから選ばれる少なくともいずれかを用いることが好ましい。 The etching apparatus of the present invention preferably uses at least one selected from F 2 , Cl 2 , SF 6 and CF 4 as the processing gas.

さらに本発明のエッチング装置においては、光透過窓がLiF、MgF2、CaF2または石英で形成されてなるのが好ましい。 Furthermore, in the etching apparatus of the present invention, the light transmission window is preferably formed of LiF, MgF 2 , CaF 2 or quartz.

本発明のエッチング装置によれば、処理ガスの結合エネルギより大きなフォトンエネルギを有する光源の光を、処理ガスに照射し、生成したラジカルを用いて被処理物のエッチングを行うものである。これにより、エッチング時にはイオンが存在しないため、基板にイオン損傷が生じない。   According to the etching apparatus of the present invention, the processing gas is irradiated with light from a light source having photon energy larger than the binding energy of the processing gas, and the object to be processed is etched using the generated radicals. As a result, no ions are present during etching, so that no ion damage occurs on the substrate.

また本発明のエッチング装置においては、O2を含まない処理ガスを用い、被処理物に形成された少なくとも1層以上のSiで形成された薄膜をエッチング対象とするものである。このため、Siで形成された薄膜に不所望な酸化膜が形成されることなくエッチングを行うことができる。また、O2を含まない処理ガスを用いるので、光源のフォトンエネルギがO2に吸収されてFラジカルの発生効率が低下するようなことがなく、これによりエッチングレートの低下を防止することができる。 In the etching apparatus of the present invention, a processing gas not containing O 2 is used, and a thin film formed of at least one layer of Si formed on an object to be processed is to be etched. Therefore, etching can be performed without forming an undesired oxide film on the thin film formed of Si. In addition, since the processing gas not containing O 2 is used, the photon energy of the light source is not absorbed by O 2 and the generation efficiency of F radicals is not lowered, thereby preventing the etching rate from being lowered. .

さらに、本発明のエッチング装置においては、O2を含まない処理ガスを用いることで、光透過窓に酸化膜が形成されないので、安定した光透過率にて上記薄膜に光を照射することができるので、高い加工精度にてエッチングを行うことができる。 Furthermore, in the etching apparatus of the present invention, since the oxide film is not formed in the light transmission window by using the processing gas not containing O 2 , the thin film can be irradiated with light with a stable light transmittance. Therefore, etching can be performed with high processing accuracy.

以上のように本発明のエッチング装置によれば、エッチング対象および光透過窓に不所望な酸化膜が形成されないため、Siのエッチングに適用してもエッチングレートの低下を防止し、高い加工精度にてエッチングすることができる。このような本発明のエッチング装置は、高い精度の加工が要求されるTFTゲートのチャネルとして用いられるSiのエッチングに有用であり、本発明のエッチング装置を用いることで、電気特性の劣化が生じないTFTを製造することが可能となる。   As described above, according to the etching apparatus of the present invention, since an undesired oxide film is not formed on the object to be etched and the light transmission window, a decrease in the etching rate is prevented even when applied to Si etching, and high processing accuracy is achieved. Can be etched. Such an etching apparatus of the present invention is useful for etching Si used as a channel of a TFT gate that requires high precision processing, and the use of the etching apparatus of the present invention does not cause deterioration of electrical characteristics. A TFT can be manufactured.

図1は、本発明のエッチング装置1の概略を模式的に示す図である。本発明のエッチング装置1は、室内を真空に保持可能な処理室2と、処理室にO2を含まない処理ガスを導入するガス導入口3と、CF4の結合エネルギより大きなフォトンエネルギを有する光を発する光源4と、光源4からの光を処理室2に導入するための光透過窓5を少なくとも備えるものである。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of an etching apparatus 1 according to the present invention. The etching apparatus 1 of the present invention has a processing chamber 2 capable of maintaining a vacuum in the chamber, a gas inlet 3 for introducing a processing gas not containing O 2 into the processing chamber, and a photon energy larger than the binding energy of CF 4. At least a light source 4 that emits light and a light transmission window 5 for introducing light from the light source 4 into the processing chamber 2 are provided.

本発明のエッチング装置1における処理室2は、その室内を真空に保持可能に実現されたものであるならば、特に制限されるものではない。ここで、「真空に保持」とは、必ずしも厳密な真空を意味するものではなく、略気密に室内に保持できるものを包含するものとする。図1に示す例のエッチング装置1において、処理室2は、被処理物(基板)7を載置できるような内部空間を有し、また処理室2内に処理ガスを導入するためのガス導入口3が前記内部空間に連通して設けられる。また処理室2には真空ポンプ10が連結され、用事、処理室2内を真空に保持し得るように実現される。さらに処理室2には、内部空間にサセプタ6上に被処理物7を配置した状態で処理ガスを導入した際に、処理室2内に光源4からの光を照射するための光透過窓5が取り付けられてなる。   The processing chamber 2 in the etching apparatus 1 of the present invention is not particularly limited as long as it is realized so that the chamber can be kept in a vacuum. Here, “holding in a vacuum” does not necessarily mean a strict vacuum, but includes one that can be held in a room in a substantially airtight manner. In the etching apparatus 1 of the example shown in FIG. 1, the processing chamber 2 has an internal space in which an object to be processed (substrate) 7 can be placed, and a gas introduction for introducing a processing gas into the processing chamber 2. A mouth 3 is provided in communication with the internal space. A vacuum pump 10 is connected to the processing chamber 2 so that the inside of the processing chamber 2 can be kept in vacuum. Further, a light transmission window 5 for irradiating light from the light source 4 into the processing chamber 2 when the processing gas is introduced into the processing chamber 2 with the workpiece 7 placed on the susceptor 6 in the internal space. Is attached.

本発明のエッチング装置1に用いる光源4としては、CF4の結合エネルギ(5.6eV)より大きなフォトンエネルギを有する光を発するものであれば、特に制限なく用いることができる。フォトンエネルギが5.6eV以下の光を発する光源を用いても、処理ガスとしてCF4を用いた場合に、CF4を解離させてFラジカルを生成できないためエッチングができないというような不具合がある。このような光源としては、製品化されているため容易に入手可能であり、また、処理ガスを解離することによってFラジカルを生成できることから、キセノンエキシマランプ(フォトンエネルギ:7.2eV)、クリプトンエキシマランプ(フォトンエネルギ:8.5eV)、アルゴンエキシマランプ(フォトンエネルギ:9.8eV)が好ましい。図1に示す例のエッチング装置1において、光源4であるランプは、ランプハウス11内に収容され、ランプハウス11は光透過窓5を介して光源4からの光を処理室2内の被処理物7に照射可能なように処理室2に取り付けられる。またランプハウス11には、その内部空間に連通して窒素ガス導入口12が設けられ、光を照射する際に、この窒素ガス導入口12よりランプハウス11内に窒素ガスを導入することで、ランプハウス11内は窒素雰囲気に保持され、これにより空気による光源4からの光の減衰を防止することができる。 The light source 4 used in the etching apparatus 1 of the present invention can be used without particular limitation as long as it emits light having photon energy larger than the binding energy of CF 4 (5.6 eV). Even when a light source that emits light having a photon energy of 5.6 eV or less is used, when CF 4 is used as a processing gas, there is a problem that etching cannot be performed because F radicals cannot be generated by dissociating CF 4 . As such a light source, since it is commercialized, it can be easily obtained, and since F radicals can be generated by dissociating the processing gas, a xenon excimer lamp (photon energy: 7.2 eV), krypton excimer A lamp (photon energy: 8.5 eV) and an argon excimer lamp (photon energy: 9.8 eV) are preferable. In the etching apparatus 1 shown in FIG. 1, a lamp that is a light source 4 is accommodated in a lamp house 11, and the lamp house 11 receives light from the light source 4 through a light transmission window 5 in a processing chamber 2. It is attached to the processing chamber 2 so that the object 7 can be irradiated. Further, the lamp house 11 is provided with a nitrogen gas inlet 12 communicating with the internal space thereof, and when irradiating light, the nitrogen gas is introduced into the lamp house 11 from the nitrogen gas inlet 12. The inside of the lamp house 11 is maintained in a nitrogen atmosphere, whereby the light from the light source 4 can be prevented from being attenuated by air.

本発明のエッチング装置1においては、ガス導入口3より、O2を含まない処理ガスを処理室2に導入する。本発明において用いられる処理ガスは、O2を含まないガスであって、CF4より結合エネルギが小さい成分を用いたものであれば、当分野において従来いり用いられている適宜の処理ガスを特に制限なく用いることができる。ここで、O2を含まない処理ガスとして、CF4より結合エネルギが小さい成分を用いた処理ガスを用いるのは、上述したキセノンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプおよびアルゴンエキシマランプの中でもフォトンエネルギが最小のキセノンエキシマランプの光を照射してFラジカルを生成できるという理由による。 In the etching apparatus 1 of the present invention, a processing gas not containing O 2 is introduced into the processing chamber 2 from the gas inlet 3. As long as the processing gas used in the present invention is a gas not containing O 2 and uses a component having a binding energy smaller than that of CF 4 , an appropriate processing gas conventionally used in this field is used. Can be used without limitation. Here, as the processing gas not containing O 2 , the processing gas using a component having a binding energy smaller than that of CF 4 is used because the photon energy is the smallest among the above-described xenon excimer lamp, krypton excimer lamp and argon excimer lamp. This is because F radicals can be generated by irradiation with light from a xenon excimer lamp.

本発明に使用できる処理ガスとしては、CF4より結合エネルギが小さいものであれば特に制限されることなく従来公知の適宜のものを用いることができるが、キセノンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプおよびアルゴンエキシマランプの中でもフォトンエネルギが最小のキセノンエキシマランプの光を照射してFラジカルを生成するためには、F2(結合エネルギ1.6eV)、Cl2(結合エネルギ2.5eV)、SF6(結合エネルギ3.8eV)、CF4(結合エネルギ5.6eV)などから選ばれる少なくともいずれかを用いるのが好ましい。 The processing gas that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has a binding energy smaller than that of CF 4 , and any conventionally known appropriate gas can be used. However, a xenon excimer lamp, a krypton excimer lamp, and an argon excimer can be used. In order to generate F radicals by irradiating light from a xenon excimer lamp having the smallest photon energy among the lamps, F 2 (binding energy 1.6 eV), Cl 2 (binding energy 2.5 eV), SF 6 (bonding) It is preferable to use at least one selected from energy 3.8 eV), CF 4 (binding energy 5.6 eV), and the like.

本発明のエッチング装置1における光透過窓5は、これを介して処理室2内に光源4からの光を照射し得るものであって、たとえば形成材料として、LiF、MgF2、CaF2、石英などが例示される。本発明のエッチング装置1における光透過窓5は、光源の光に対して優れた透過率を有することが必要であることから、上記例示した材料が好ましいものとして挙げられる。さらに、光透過窓5は、使用する光源の波長に対する透過率が大きい材料にて形成されてなることがより好ましい。 The light transmission window 5 in the etching apparatus 1 of the present invention can irradiate light from the light source 4 into the processing chamber 2 through this, and for example, LiF, MgF 2 , CaF 2 , quartz can be used as a forming material. Etc. are exemplified. Since the light transmission window 5 in the etching apparatus 1 of the present invention needs to have an excellent transmittance with respect to the light of the light source, the above exemplified materials are preferable. Furthermore, the light transmission window 5 is more preferably formed of a material having a high transmittance with respect to the wavelength of the light source to be used.

本発明のエッチング装置においては、上述した構成を用い、処理ガスに光を照射して生成したラジカルを用いて、サセプタ6上に配置した被処理物(基板)7に形成された少なくとも1層以上のSiで形成された薄膜をエッチングする。上述したように、本発明は、処理ガスの結合エネルギより大きなフォトンエネルギを有する光源の光を、処理ガスに照射し、生成したラジカルを用いて被処理物のエッチングを行うものである。これにより、従来の反応性イオンエッチングを利用したエッチング装置やマイクロ波で生成した高密度プラズマを利用した従来のエッチング装置とは異なり、エッチング時にイオンが存在しないため、被処理物にイオン損傷が生じない。図3は、本発明のエッチング装置を用いて作製されたTFTと、従来のエッチング装置を用いて作製されたTFTの電気特性を比較して示す図である。図3に示すように、従来のエッチング装置を用いた場合には、イオン損傷によりId−Vg曲線が負方向にシフトしているのが分かる。   In the etching apparatus of the present invention, at least one layer formed on the object to be processed (substrate) 7 disposed on the susceptor 6 using radicals generated by irradiating the processing gas with light using the above-described configuration. The thin film formed of Si is etched. As described above, the present invention irradiates the processing gas with light from a light source having a photon energy larger than the binding energy of the processing gas, and etches the processing object using the generated radicals. As a result, unlike conventional etching apparatuses that use reactive ion etching and conventional etching apparatuses that use high-density plasma generated by microwaves, ions are not present during etching, causing ion damage to the workpiece. Absent. FIG. 3 is a diagram comparing the electrical characteristics of a TFT manufactured using the etching apparatus of the present invention and a TFT manufactured using a conventional etching apparatus. As shown in FIG. 3, it can be seen that when the conventional etching apparatus is used, the Id-Vg curve is shifted in the negative direction due to ion damage.

本発明においては、少なくとも1層以上のSiで形成された薄膜をエッチング対象とするものである。本発明においては、O2を含まない処理ガスを用いて光エッチングを行うので、Siで形成された薄膜に不所望な酸化膜が形成されることなく、エッチングを行うことができる。また、O2を含まない処理ガスを用いるので、光源のフォトンエネルギがO2に吸収されてFラジカルの発生効率が低下するようなことがなく、これによりエッチングレートの低下を防止することができる。さらに、本発明のエッチング装置においては、O2を含まない処理ガスを用いることで、光透過窓に酸化膜が形成されないので、安定した光透過率にて上記薄膜に光を照射することができるので、高い加工精度にてエッチングを行うことができる。 In the present invention, a thin film formed of at least one layer of Si is to be etched. In the present invention, since photo-etching is performed using a processing gas not containing O 2 , etching can be performed without forming an undesired oxide film on a thin film formed of Si. In addition, since the processing gas not containing O 2 is used, the photon energy of the light source is not absorbed by O 2 and the generation efficiency of F radicals is not lowered, thereby preventing the etching rate from being lowered. . Furthermore, in the etching apparatus of the present invention, since the oxide film is not formed in the light transmission window by using the processing gas not containing O 2 , the thin film can be irradiated with light with a stable light transmittance. Therefore, etching can be performed with high processing accuracy.

このように本発明のエッチング装置は、エッチング対象および光透過窓に不所望な酸化膜が形成されることなく、Siのエッチングに適用してもエッチングレートの低下を防止し、高い加工精度にてエッチングすることができる。本発明のエッチング装置によるエッチングレートの低下防止の効果は、多数の基板をエッチングし、エッチング条件が同一であれば、得られるSiのエッチング量は同一であることを確認することによって評価することができる。このような本発明のエッチング装置は、高い精度の加工が要求されるTFTゲートの絶縁膜として用いられるSiのエッチングに有用であり、本発明のエッチング装置を用いることで、電気特性の劣化が生じないTFTを製造することが可能となる。   As described above, the etching apparatus of the present invention does not form an undesired oxide film on the object to be etched and the light transmission window, prevents a decrease in the etching rate even when applied to Si etching, and has high processing accuracy. It can be etched. The effect of preventing a decrease in the etching rate by the etching apparatus of the present invention can be evaluated by confirming that the etching amount of Si obtained is the same if many substrates are etched and the etching conditions are the same. it can. Such an etching apparatus of the present invention is useful for etching Si used as an insulating film of a TFT gate that requires high precision processing, and the use of the etching apparatus of the present invention causes deterioration of electrical characteristics. This makes it possible to manufacture a TFT without any.

以下、本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
<実施例1>
図1に示したような構成の本発明のエッチング装置1において、処理ガスとしてたとえばCF4、光源4としてたとえばキセノンエキシマランプ、光透過窓5としてたとえばLiFで形成されたものを用い、TFTを作製した。図2は、本発明のエッチング装置1を用いて形成されるTFTの一例の模式図であり、図2(a)はエッチング前の状態、図2(b)はエッチング後の状態を示している。図2(a)には、ゲート電極21の上にSiN層22、アモルファスシリコン層23、n+シリコン層24を積層し、さらにその上にソース電極25とドレイン電極26が形成されてなる構造物(基板)を示している。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically, but the present invention is not limited to these examples.
<Example 1>
In the etching apparatus 1 of the present invention configured as shown in FIG. 1, a TFT is manufactured using, for example, CF 4 as a processing gas, a xenon excimer lamp as a light source 4 and a light transmission window 5 formed of LiF, for example. did. 2A and 2B are schematic views of an example of a TFT formed by using the etching apparatus 1 of the present invention. FIG. 2A shows a state before etching, and FIG. 2B shows a state after etching. . In FIG. 2A, a structure in which a SiN layer 22, an amorphous silicon layer 23, and an n + silicon layer 24 are stacked on a gate electrode 21, and a source electrode 25 and a drain electrode 26 are formed thereon. (Substrate) is shown.

まず、このような基板を、図1に示したような本発明のエッチング装置1の処理室2内に載置し、基板温度を20℃に保持した。次に、処理室2に処理ガス導入口3からCF4を流量200sccmで導入し、圧力を1200Paに制御した。そして、キセノンエキシマランプ4の光を、光透過窓5を通して処理室2内に照射した。これにより、フォトンエネルギが処理ガスの結合エネルギより大きいためFラジカルが生成された。このFラジカルを用いて、n+シリコン層24とアモルファスシリコン層23の一部をエッチングし、図2(b)に示す状態のTFTを得た。このように、本発明のエッチング装置1を用いることにより、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた。
<実施例2>
光源としてクリプトンエキシマランプを用いた以外は、実施例1と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例3>
光源としてアルゴンエキシマランプを用いた以外は、実施例1と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例4>
処理ガスとしてF2を用いた以外は、実施例1と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例5>
処理ガスとしてCl2を用いた以外は、実施例1と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例6>
処理ガスとしてSF6を用いた以外は、実施例1と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例7>
処理ガスとしてF2を用いた以外は、実施例2と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例8>
処理ガスとしてCl2を用いた以外は、実施例2と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例9>
処理ガスとしてSF6を用いた以外は、実施例2と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例10>
処理ガスとしてF2を用いた以外は、実施例3と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例11>
処理ガスとしてCl2を用いた以外は、実施例3と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例12>
処理ガスとしてSF6を用いた以外は、実施例3と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、TFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTを得ることができた(図2(b))。
<実施例13〜24>
光透過窓としてMgF2で形成されたものを用いた以外は、実施例1〜12と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、それぞれTFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTをそれぞれ得ることができた(図2(b))。
<実施例25〜36>
光透過窓としてCaF2で形成されたものを用いた以外は、実施例1〜12と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、それぞれTFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTをそれぞれ得ることができた(図2(b))。
<実施例37〜48>
光透過窓として石英で形成されたものを用いた以外は、実施例1〜12と同様にして、図2(a)に示した状態のものにエッチングを施し、それぞれTFTを作製した。結果、実施例1と同様、アモルファスシリコン層23にはイオン損傷が生じず、電気特性の劣化しないTFTをそれぞれ得ることができた(図2(b))。
First, such a substrate was placed in the processing chamber 2 of the etching apparatus 1 of the present invention as shown in FIG. 1, and the substrate temperature was kept at 20 ° C. Next, CF 4 was introduced into the processing chamber 2 from the processing gas inlet 3 at a flow rate of 200 sccm, and the pressure was controlled to 1200 Pa. Then, the light from the xenon excimer lamp 4 was irradiated into the processing chamber 2 through the light transmission window 5. As a result, F radicals were generated because the photon energy was larger than the binding energy of the processing gas. Using this F radical, the n + silicon layer 24 and part of the amorphous silicon layer 23 were etched to obtain a TFT in the state shown in FIG. Thus, by using the etching apparatus 1 of the present invention, it was possible to obtain a TFT in which the amorphous silicon layer 23 was not damaged by ions and the electrical characteristics were not deteriorated.
<Example 2>
Except that a krypton excimer lamp was used as the light source, the TFT was fabricated by etching in the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Example 1. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 3>
Except that an argon excimer lamp was used as a light source, the TFT shown in FIG. 2A was etched in the same manner as in Example 1 to produce a TFT. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 4>
Except for using F 2 as the processing gas, the TFT was fabricated in the same manner as in Example 1 by etching the state shown in FIG. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 5>
Except for using Cl 2 as a processing gas, the TFT was fabricated in the same manner as in Example 1 by etching the state shown in FIG. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 6>
Except that SF 6 was used as the processing gas, the TFT was fabricated by etching in the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Example 1. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 7>
Except that F 2 was used as the processing gas, the TFT was fabricated by etching in the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Example 2. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 8>
Except for using Cl 2 as the processing gas, the TFT was fabricated in the same manner as in Example 2 by etching the state shown in FIG. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 9>
Except that SF 6 was used as the processing gas, the TFT was fabricated by etching in the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Example 2. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 10>
Except that F 2 was used as a processing gas, the TFT was fabricated by etching in the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Example 3. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 11>
Except for using Cl 2 as a processing gas, a TFT was fabricated in the same manner as in Example 3 by etching the state shown in FIG. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Example 12>
Except that SF 6 was used as the processing gas, the TFT was fabricated in the same manner as in Example 3 by etching the state shown in FIG. As a result, as in Example 1, ion damage was not caused in the amorphous silicon layer 23, and a TFT in which the electrical characteristics were not deteriorated was obtained (FIG. 2B).
<Examples 13 to 24>
Except for using a light transmissive window formed of MgF 2 , the TFT shown in FIG. 2A was etched in the same manner as in Examples 1 to 12 to produce TFTs. As a result, as in Example 1, it was possible to obtain TFTs in which the amorphous silicon layer 23 was not damaged by ions and the electrical characteristics were not deteriorated (FIG. 2B).
<Examples 25 to 36>
Except for using a light-transmitting window formed of CaF 2 , the TFT shown in FIG. 2A was etched to produce TFTs in the same manner as in Examples 1-12. As a result, as in Example 1, it was possible to obtain TFTs in which the amorphous silicon layer 23 was not damaged by ions and the electrical characteristics were not deteriorated (FIG. 2B).
<Examples 37 to 48>
Etching was performed on the state shown in FIG. 2A in the same manner as in Examples 1 to 12 except that a light-transmitting window formed of quartz was used, and TFTs were respectively produced. As a result, as in Example 1, it was possible to obtain TFTs in which the amorphous silicon layer 23 was not damaged by ions and the electrical characteristics were not deteriorated (FIG. 2B).

実施例1〜48の組み合わせを、表1に示す。   Table 1 shows combinations of Examples 1 to 48.

Figure 2005268598
Figure 2005268598

<比較例1>
処理ガスとして、CF4とO2との混合ガスを用いた以外は、実施例1と同様にして、TFTを作製した。結果、エッチングレートが低下した。調べてみたところ、被処理物7および光透過窓5に酸化膜が形成されており、この酸化膜によって光源の光の減衰が起こったためであることが分かった。
<比較例2>
光源として、CF4よりも低いフォトンエネルギを有するものを用いた以外は、実施例1と同様にして、TFTを作製した。結果、エッチングレートが著しく低下した。これは、処理ガスを解離することができないため、Fラジカルを生成できなかったためと考えられた。
<Comparative Example 1>
A TFT was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of CF 4 and O 2 was used as the processing gas. As a result, the etching rate decreased. As a result of examination, it was found that an oxide film was formed on the object 7 to be processed and the light transmission window 5, and this oxide film attenuated light from the light source.
<Comparative example 2>
A TFT was produced in the same manner as in Example 1 except that a light source having a photon energy lower than that of CF 4 was used. As a result, the etching rate was significantly reduced. This was thought to be because F radicals could not be generated because the process gas could not be dissociated.

本発明のエッチング装置1の概略を模式的に示す図である。It is a figure which shows the outline of the etching apparatus 1 of this invention typically. 本発明のエッチング装置1を用いて形成されるTFTの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of TFT formed using the etching apparatus 1 of this invention. 本発明のエッチング装置を用いて作製されたTFTと、従来のエッチング装置を用いて作製されたTFTの電気特性を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the electrical property of TFT produced using the etching apparatus of this invention, and TFT produced using the conventional etching apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 エッチング装置、2 処理室、3 ガス導入口、4 光源、5 光透過窓、6 サセプタ、7 被処理物、10 真空ポンプ、11 ランプハウス、12 窒素ガス導入口。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching apparatus, 2 processing chamber, 3 gas inlet, 4 light source, 5 light transmission window, 6 susceptor, 7 to-be-processed object, 10 vacuum pump, 11 lamp house, 12 nitrogen gas inlet.

Claims (4)

室内を真空に保持可能な処理室と、処理室にO2を含まない処理ガスを導入するガス導入口と、CF4の結合エネルギより大きなフォトンエネルギを有する光を発する光源と、光源からの光を処理室に導入するための光透過窓を少なくとも備え、処理ガスに光を照射して生成したラジカルを用いて、被処理物に形成された少なくとも1層以上のSiで形成された薄膜をエッチングすることを特徴とするエッチング装置。 A processing chamber capable of maintaining a vacuum in the chamber, a gas introduction port for introducing a processing gas not containing O 2 into the processing chamber, a light source that emits light having photon energy greater than the binding energy of CF 4 , and light from the light source Etching a thin film formed of at least one layer of Si formed on the object to be processed using radicals generated by irradiating the processing gas with light at least with a light transmission window for introducing a gas into the processing chamber An etching apparatus characterized by: 光源としてキセノンエキシマランプ、クリプトンエキシマランプまたはアルゴンエキシマランプを用いることを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。   2. The etching apparatus according to claim 1, wherein a xenon excimer lamp, a krypton excimer lamp or an argon excimer lamp is used as the light source. 処理ガスとしてF2、Cl2、SF6およびCF4のうちから選ばれる少なくともいずれかを用いることを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。 The etching apparatus according to claim 1, wherein at least one selected from F 2 , Cl 2 , SF 6 and CF 4 is used as the processing gas. 光透過窓がLiF、MgF2、CaF2または石英で形成されたものである請求項1に記載のエッチング装置。 The etching apparatus according to claim 1, wherein the light transmission window is made of LiF, MgF 2 , CaF 2 or quartz.
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