JP2871632B2 - ドライエッチング方法及びガス処理装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
- H01J37/32834—Exhausting
- H01J37/32844—Treating effluent gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/321—After treatment
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法とその装置に関し、特に電極用Ｎｉのドライエッチ
ング方法とその除害装置に関するものである。
方法とその装置に関し、特に電極用Ｎｉのドライエッチ
ング方法とその除害装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＮｉドライエッチングの
方法及び装置は、半導体装置の電極に用いるＮｉを精度
良く加工する目的に用いられている。たとえば、特開昭
５３−２０７６９号公報には、ＣＯガスまたはＣＯ2ガ
スのプラズマを用いてＮｉを加工する技術が記載されて
いる。
方法及び装置は、半導体装置の電極に用いるＮｉを精度
良く加工する目的に用いられている。たとえば、特開昭
５３−２０７６９号公報には、ＣＯガスまたはＣＯ2ガ
スのプラズマを用いてＮｉを加工する技術が記載されて
いる。
【０００３】この技術は、カルボニル法という従来から
知られている金属の精錬法を応用した技術である。「岩
波 理化学辞典 第３版」の２７０ページに記載されて
いる「カルボニル法」の項を引用すると、「金属カルボ
ニルの熱解離を利用した金属精製法。ニッケル精錬にお
けるモンド法（Ｍｏｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ）はこの例
で、Ｎｉ（ＣＯ）4⇔Ｎｉ＋４ＣＯの平衡を利用したも
のである。酸化ニッケル（ＩＩ）を水素ガスで金属ニッ
ケルに還元し、この粗金属を６０℃で一酸化炭素と反応
させてニッケルカルボニルＮｉ（ＣＯ）4（沸点４２．
５℃）とし、この気体を分解塔で１８０℃にすると、上
式は右方に進行し、一酸化炭素含有量の低い粒状の高純
度ニッケルが得られる。」と記述されている。
知られている金属の精錬法を応用した技術である。「岩
波 理化学辞典 第３版」の２７０ページに記載されて
いる「カルボニル法」の項を引用すると、「金属カルボ
ニルの熱解離を利用した金属精製法。ニッケル精錬にお
けるモンド法（Ｍｏｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ）はこの例
で、Ｎｉ（ＣＯ）4⇔Ｎｉ＋４ＣＯの平衡を利用したも
のである。酸化ニッケル（ＩＩ）を水素ガスで金属ニッ
ケルに還元し、この粗金属を６０℃で一酸化炭素と反応
させてニッケルカルボニルＮｉ（ＣＯ）4（沸点４２．
５℃）とし、この気体を分解塔で１８０℃にすると、上
式は右方に進行し、一酸化炭素含有量の低い粒状の高純
度ニッケルが得られる。」と記述されている。
【０００４】このように、Ｎｉは、ＣＯガスと直接反応
させるだけでエッチングされる。特開昭５３−２０７６
９号公報には、更にＣＯをプラズマ化してＮｉをエッチ
ングする技術が開示されているが、ＣＯをプラズマ化す
ることの効果についての記載はない。
させるだけでエッチングされる。特開昭５３−２０７６
９号公報には、更にＣＯをプラズマ化してＮｉをエッチ
ングする技術が開示されているが、ＣＯをプラズマ化す
ることの効果についての記載はない。
【０００５】ＣＯ2ガスを用いる場合は、Ｎｉをエッチ
ングするためにＣＯ2ガスをプラズマ化することが必要
である。その理由は、プラズマ化することによってＣＯ
2が分解してＮｉのエッチングに必要なＣＯが生成する
ためである。
ングするためにＣＯ2ガスをプラズマ化することが必要
である。その理由は、プラズマ化することによってＣＯ
2が分解してＮｉのエッチングに必要なＣＯが生成する
ためである。
【０００６】ＣＯガス，ＣＯ2ガスのいずれを使用して
Ｎｉをエッチングする場合も、廃液処理に問題がある薬
液を使用しなくても良いという効果がある。
Ｎｉをエッチングする場合も、廃液処理に問題がある薬
液を使用しなくても良いという効果がある。
【０００７】特開昭６０−２２８６８７号公報にも、Ｎ
ｉのドライエッチング方法としてＣＯ2プラズマを用い
たＮｉのエッチング方法が記載されている。ここでは、
ＣＯガスを用いて４０〜１００℃の温度範囲でＮｉをエ
ッチングする場合の欠点として、エッチングが等方的で
あることによってマスクパターンに対する加工精度が悪
いことが挙げられている。また、ＣＯガスをプラズマ化
すると、Ｏ2が生じＮｉを酸化することによってＮｉの
エッチングを困難にするとも述べられている。そして、
その問題を解決する技術として、Ｎｉのエッチングのた
めにＣＯ2のプラズマを用い、さらにＣＯ2にＨ2を混合
することによりＮｉの酸化を防止する技術を開示してい
る。
ｉのドライエッチング方法としてＣＯ2プラズマを用い
たＮｉのエッチング方法が記載されている。ここでは、
ＣＯガスを用いて４０〜１００℃の温度範囲でＮｉをエ
ッチングする場合の欠点として、エッチングが等方的で
あることによってマスクパターンに対する加工精度が悪
いことが挙げられている。また、ＣＯガスをプラズマ化
すると、Ｏ2が生じＮｉを酸化することによってＮｉの
エッチングを困難にするとも述べられている。そして、
その問題を解決する技術として、Ｎｉのエッチングのた
めにＣＯ2のプラズマを用い、さらにＣＯ2にＨ2を混合
することによりＮｉの酸化を防止する技術を開示してい
る。
【０００８】特開昭６０−２２８６８７号公報には、図
１４に示されるような、ＣＯ2ガスのプラズマでＮｉを
エッチングしたときのＮｉのエッチング速度と放電電極
への入力電力との関係を示すグラフが記載されている。
図１４によると、例えば、１０００Å／ｍｉｎのエッチ
ング速度を得るのに約１５０Ｗの入力電力を要してい
る。
１４に示されるような、ＣＯ2ガスのプラズマでＮｉを
エッチングしたときのＮｉのエッチング速度と放電電極
への入力電力との関係を示すグラフが記載されている。
図１４によると、例えば、１０００Å／ｍｉｎのエッチ
ング速度を得るのに約１５０Ｗの入力電力を要してい
る。
【０００９】Ｎｉをドライエッチングするエッチング装
置については平行平板型反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）装置や電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチン
グ装置や誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置
など、どのような形態のエッチング装置でも用いること
ができる。それらのエッチング装置の排気系は従来、図
１５に示されるように、ドライエッチング装置７９に接
続された排気ポンプ系８０の後段に除害装置８１が接続
され、排気ガスの除害後に大気に放出またはガススクラ
バーに送られるという構成をとっている。排気ポンプ系
８０の具体的な構成例としては、図１５に示したよう
に、ブースターポンプ９５またはターボ分子ポンプの後
段に油回転ロータリーポンプ９６またはドライポンプが
接続されたものが一般的である。また８２はゲートバル
ブ，８３はゲート，８４はエッチングガス，８５はガス
導入管，８６は絶縁体，８７，９４は接地，８８はエッ
チング室，８９は陽極，９０はマッチングボックス，９
３はＲＦ電源，９７は排気管，９８は排気ガス，９９は
絶縁体である。
置については平行平板型反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）装置や電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチン
グ装置や誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置
など、どのような形態のエッチング装置でも用いること
ができる。それらのエッチング装置の排気系は従来、図
１５に示されるように、ドライエッチング装置７９に接
続された排気ポンプ系８０の後段に除害装置８１が接続
され、排気ガスの除害後に大気に放出またはガススクラ
バーに送られるという構成をとっている。排気ポンプ系
８０の具体的な構成例としては、図１５に示したよう
に、ブースターポンプ９５またはターボ分子ポンプの後
段に油回転ロータリーポンプ９６またはドライポンプが
接続されたものが一般的である。また８２はゲートバル
ブ，８３はゲート，８４はエッチングガス，８５はガス
導入管，８６は絶縁体，８７，９４は接地，８８はエッ
チング室，８９は陽極，９０はマッチングボックス，９
３はＲＦ電源，９７は排気管，９８は排気ガス，９９は
絶縁体である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のＮｉのドライエッチング技術の第１の問題点は、上述
の従来技術では、どの方法を用いてもＮｉのエッチング
が等方的になり、サイドエッチングによってマスクパタ
ーンに対するＮｉの加工精度が悪くなることにある。
のＮｉのドライエッチング技術の第１の問題点は、上述
の従来技術では、どの方法を用いてもＮｉのエッチング
が等方的になり、サイドエッチングによってマスクパタ
ーンに対するＮｉの加工精度が悪くなることにある。
【００１１】その理由は、まずＣＯガスで４０〜１００
℃の温度範囲でＮｉをガスエッチングする方法では、上
述のようにＣＯガスとＮｉとの直接反応によってエッチ
ングが等方的になるためである。
℃の温度範囲でＮｉをガスエッチングする方法では、上
述のようにＣＯガスとＮｉとの直接反応によってエッチ
ングが等方的になるためである。
【００１２】また、ＣＯガスのプラズマを用いて特に基
板温度を４０℃以下に制御せずにＮｉをドライエッチン
グする方法でも、エッチング中のイオン照射によって基
板温度は４０℃を超えてしまい、ＣＯガスとＮｉとの直
接反応によってエッチングが等方的になってしまう。
板温度を４０℃以下に制御せずにＮｉをドライエッチン
グする方法でも、エッチング中のイオン照射によって基
板温度は４０℃を超えてしまい、ＣＯガスとＮｉとの直
接反応によってエッチングが等方的になってしまう。
【００１３】同様に、ＣＯ2ガスのプラズマを用いて特
に基板温度を４０℃未満に制御せずにＮｉをドライエッ
チングする方法でも、エッチング中のイオン照射によっ
て基板温度は４０℃を超えてしまい、プラズマ中でＣＯ
2が分解して生成したＣＯとＮｉとの直接反応によって
やはりエッチングが等方的になってしまう。
に基板温度を４０℃未満に制御せずにＮｉをドライエッ
チングする方法でも、エッチング中のイオン照射によっ
て基板温度は４０℃を超えてしまい、プラズマ中でＣＯ
2が分解して生成したＣＯとＮｉとの直接反応によって
やはりエッチングが等方的になってしまう。
【００１４】第２の問題点は、ＣＯガス単体のプラズマ
によってＮｉをエッチングする場合、基板表面への堆積
物が過剰になって、Ｎｉのエッチング速度が低下、もし
くはＮｉのエッチンクが全く進行しなくなることにあ
る。
によってＮｉをエッチングする場合、基板表面への堆積
物が過剰になって、Ｎｉのエッチング速度が低下、もし
くはＮｉのエッチンクが全く進行しなくなることにあ
る。
【００１５】その理由は、ＣＯ2ガスは分解するとＣＯ
とＯ分解し、そのＣＯが更にＣとＯに分解するという２
段の反応経路をとるが、ＣＯガスの場合は直接ＣとＯに
分解するため、ＣＯ2ガスに比べて不揮発性のＣの生成
量が多く、基板上への堆積が生じ易いためである。
とＯ分解し、そのＣＯが更にＣとＯに分解するという２
段の反応経路をとるが、ＣＯガスの場合は直接ＣとＯに
分解するため、ＣＯ2ガスに比べて不揮発性のＣの生成
量が多く、基板上への堆積が生じ易いためである。
【００１６】第３の問題点は、ＣＯガス単体野プラズマ
やＣＯ2ガス単体のプラズマでは、Ｎｉの下地材料にダ
メージを与えずにＮｉをエッチングできないことにあ
る。
やＣＯ2ガス単体のプラズマでは、Ｎｉの下地材料にダ
メージを与えずにＮｉをエッチングできないことにあ
る。
【００１７】その理由は、ＣＯガス単体のプラズマやＣ
Ｏ2ガス単体のプラズマを用いてＮｉをエッチング使用
とすると、ＣＯやＣＯ2の分解で生じるＯやＯ2によりＮ
ｉの表面が酸化されるため、下地材料へのイオン照射ダ
メージを抑える目的で入力電力を小さくすると、Ｎｉの
表面酸化膜を除去できず、Ｎｉはエッチングされなくな
るためである。
Ｏ2ガス単体のプラズマを用いてＮｉをエッチング使用
とすると、ＣＯやＣＯ2の分解で生じるＯやＯ2によりＮ
ｉの表面が酸化されるため、下地材料へのイオン照射ダ
メージを抑える目的で入力電力を小さくすると、Ｎｉの
表面酸化膜を除去できず、Ｎｉはエッチングされなくな
るためである。
【００１８】また、ＣＯ2にＨ2を添加したガスのプラズ
マでは、Ｎｉ表面が酸化されにくいため、Ｎｉ表面酸化
物によってＮｉがエッチングされなくなることはない
が、ＮｉのエッチャントであるＣＯをＣＯ2のプラズマ
分解によって十分に発生させるためには、放電電極への
入力電力を強くする必要があり、下地基板へのダメージ
を避けなければならないエッチングには、やはり適用で
きない。例えば、１０００Å／ｍｉｎのエッチング速度
を得るのに約１５０Ｗの入力電力が必要であるとされて
いるが、この入力電力値では、下地基板へのイオン衝撃
が大きすぎて下地材料の結晶性が破壊されてしまう。そ
の対策として基板材料へのイオン衝撃ダメードを低減し
ようとして入力電力値を３０Ｗ程度まで下げると、Ｎｉ
のエッチング速度は５００Å／ｍｉｎ未満となり、実用
的なエッチング速度ではなくなってしまう。
マでは、Ｎｉ表面が酸化されにくいため、Ｎｉ表面酸化
物によってＮｉがエッチングされなくなることはない
が、ＮｉのエッチャントであるＣＯをＣＯ2のプラズマ
分解によって十分に発生させるためには、放電電極への
入力電力を強くする必要があり、下地基板へのダメージ
を避けなければならないエッチングには、やはり適用で
きない。例えば、１０００Å／ｍｉｎのエッチング速度
を得るのに約１５０Ｗの入力電力が必要であるとされて
いるが、この入力電力値では、下地基板へのイオン衝撃
が大きすぎて下地材料の結晶性が破壊されてしまう。そ
の対策として基板材料へのイオン衝撃ダメードを低減し
ようとして入力電力値を３０Ｗ程度まで下げると、Ｎｉ
のエッチング速度は５００Å／ｍｉｎ未満となり、実用
的なエッチング速度ではなくなってしまう。
【００１９】第４の問題点は、Ｎｉエッチングで生じる
排ガスの除害処理が不完全であった。その理由は、Ｎｌ
のエッチングの結果生成したＮｉ（ＣＯ）4が、「岩波
理化学辞典 第３版」の９８１ページにも記載されて
いる通り猛毒であるにも関わらず、排気ポンプを通過し
た後に除害されるため、エッチング室から排気されたＮ
ｉ（ＣＯ）4がポンプを汚染し、ポンプのメンテナンス
作業を行う作業者に重大な危険を及ぼすためである。こ
の危険は、特にオイルの交換作業を要する油回転ロータ
リーポンプにおいて高い。
排ガスの除害処理が不完全であった。その理由は、Ｎｌ
のエッチングの結果生成したＮｉ（ＣＯ）4が、「岩波
理化学辞典 第３版」の９８１ページにも記載されて
いる通り猛毒であるにも関わらず、排気ポンプを通過し
た後に除害されるため、エッチング室から排気されたＮ
ｉ（ＣＯ）4がポンプを汚染し、ポンプのメンテナンス
作業を行う作業者に重大な危険を及ぼすためである。こ
の危険は、特にオイルの交換作業を要する油回転ロータ
リーポンプにおいて高い。
【００２０】本発明の目的は、加工精度が良く、また、
エッチング速度が大きい、さらにはドライエッチングダ
メージの小さいＮｉのドライエッチング方法を提供する
とともに、安全にＮｉ（ＣＯ）4を除害する除害装置を
提供することにある。
エッチング速度が大きい、さらにはドライエッチングダ
メージの小さいＮｉのドライエッチング方法を提供する
とともに、安全にＮｉ（ＣＯ）4を除害する除害装置を
提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るドライエッチング方法は、エッチング
ガスのプラズマを用いて、基板上のＮｉをエッチングす
るドライエッチング方法であって、エッチングガスは、
ＣＯまたはＣＯ2の少なくとも一方を含むガスであり、
エッチング中の基板温度を、−２５℃以上４０℃以下の
範囲に保つ。
め、本発明に係るドライエッチング方法は、エッチング
ガスのプラズマを用いて、基板上のＮｉをエッチングす
るドライエッチング方法であって、エッチングガスは、
ＣＯまたはＣＯ2の少なくとも一方を含むガスであり、
エッチング中の基板温度を、−２５℃以上４０℃以下の
範囲に保つ。
【００２２】またエッチング中の基板温度は、好ましく
は０℃以上４０℃以下の範囲に保つ。
は０℃以上４０℃以下の範囲に保つ。
【００２３】また基板を保持する基板ホルダの温度制御
により、前記基板温度を調温する。
により、前記基板温度を調温する。
【００２４】また前記エッチングガスとして、ＣＯとＣ
Ｏ2の混合ガスを用いる。
Ｏ2の混合ガスを用いる。
【００２５】また前記エッチングガスとして、ＣＯとＣ
Ｏ2とＨ2の混合ガスを用いる。
Ｏ2とＨ2の混合ガスを用いる。
【００２６】また前記エッチングガスとして、ＣＯとＨ
2の混合ガスを用いる。
2の混合ガスを用いる。
【００２７】また本発明に係るガス処理装置は、エッチ
ング装置から排気されるガスを無害のガスに処理するガ
ス処理装置であって、排気ポンプ系と除害装置とを有
し、排気ポンプ系は、エッチング装置から処理ガスを排
気するものであり、除害装置は、排気ポンプ系の前段に
設置され、エッチング装置からの処理ガスに含まれるニ
ッケルカルボニルを除去し、処理後のガスを排気ポンプ
系に導入するものである。
ング装置から排気されるガスを無害のガスに処理するガ
ス処理装置であって、排気ポンプ系と除害装置とを有
し、排気ポンプ系は、エッチング装置から処理ガスを排
気するものであり、除害装置は、排気ポンプ系の前段に
設置され、エッチング装置からの処理ガスに含まれるニ
ッケルカルボニルを除去し、処理後のガスを排気ポンプ
系に導入するものである。
【００２８】また前記排気ポンプ系のうち、油を使用す
るポンプの前段に、前記除害装置を設置する。
るポンプの前段に、前記除害装置を設置する。
【００２９】また前記除害装置は、ニッケルカルボニル
をＮｉとＣＯに熱分解し、Ｎｉを捕捉するものである。
をＮｉとＣＯに熱分解し、Ｎｉを捕捉するものである。
【００３０】また前記除害装置は、熱分解用の加熱装置
を有する。
を有する。
【００３１】また加熱装置による加熱温度は、１５０℃
以上２５０℃以下である。
以上２５０℃以下である。
【００３２】また前記除害装置は、熱分解されたＮｉを
磁気により捕捉する磁場発生装置を有するものである。
磁気により捕捉する磁場発生装置を有するものである。
【００３３】また前記磁場発生装置は、磁気を帯びたフ
ィンであり、排気路に設けられたものである。
ィンであり、排気路に設けられたものである。
【００３４】
【作用】本発明に係るＮｉのドライエッチング方法で
は、少なくともＣＯまたはＣＯ2を含むガスのプラズマ
を用いてＮｉをエッチングする際に、エッチング中の基
板温度を−２５℃以上４０℃以下に保つ。
は、少なくともＣＯまたはＣＯ2を含むガスのプラズマ
を用いてＮｉをエッチングする際に、エッチング中の基
板温度を−２５℃以上４０℃以下に保つ。
【００３５】基板温度を−２５℃以上に保つことによっ
て、反応生成物であるＮｉ（ＣＯ）4が基板表面から脱
離することが可能となり、Ｎｉのエッチングが進行す
る。また、基板温度を４０℃以下に保つことによって、
ＮｉとＣＯとの直接反応は避けられ、等方的なＮｉのエ
ッチングによるアンダーカットは生じなくなる。
て、反応生成物であるＮｉ（ＣＯ）4が基板表面から脱
離することが可能となり、Ｎｉのエッチングが進行す
る。また、基板温度を４０℃以下に保つことによって、
ＮｉとＣＯとの直接反応は避けられ、等方的なＮｉのエ
ッチングによるアンダーカットは生じなくなる。
【００３６】更に、エッチング中の基板温度を０℃以上
４０℃以下の範囲に保つと、Ｎｉのエッチング速度はイ
オンの供給律速となり、基板温度の変動に対してＮｉの
エッチング速度は変化しなくなる。
４０℃以下の範囲に保つと、Ｎｉのエッチング速度はイ
オンの供給律速となり、基板温度の変動に対してＮｉの
エッチング速度は変化しなくなる。
【００３７】更に、エッチング中の基板温度を０℃以上
４０℃以下の範囲に保つ簡便な方法として、基板ホルダ
ーの温度を０℃付近に設定する。
４０℃以下の範囲に保つ簡便な方法として、基板ホルダ
ーの温度を０℃付近に設定する。
【００３８】次に本発明に係るＮｉのドライエッチング
方法、エッチングガスとして、ＣＯとＣＯ2の混合ガ
ス、ＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガス、ＣＯとＨ2の混合ガ
スのいずれかを用いる。
方法、エッチングガスとして、ＣＯとＣＯ2の混合ガ
ス、ＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガス、ＣＯとＨ2の混合ガ
スのいずれかを用いる。
【００３９】エッチングガスとしてＣＯとＣＯ2の混合
ガスを用いることによって、高速なエッチングが可能と
なり、かつ基板へのＣＯの堆積量を低減させることがで
きる。
ガスを用いることによって、高速なエッチングが可能と
なり、かつ基板へのＣＯの堆積量を低減させることがで
きる。
【００４０】エッチングガスとしてＣＯとＣＯ2とＨ2の
混合ガスを用いることによって、高速なエッチングが可
能となり、かつＣＯ2の低堆積化に加え、ＣＯやＣＯ2の
分解で生じたＯ及びＯ2をＨ2と混合して排気するため、
Ｎｉ表面の酸化抑制とフォトレジストエッチングの抑制
を達成することができる。
混合ガスを用いることによって、高速なエッチングが可
能となり、かつＣＯ2の低堆積化に加え、ＣＯやＣＯ2の
分解で生じたＯ及びＯ2をＨ2と混合して排気するため、
Ｎｉ表面の酸化抑制とフォトレジストエッチングの抑制
を達成することができる。
【００４１】エッチングガスとしてＣＯとＨ2の混合ガ
スを用いることによって、高速なエッチングが可能とな
り、かつＨ2によるＮｉ表面の酸化抑制及びフォトレジ
ストエッチングの抑制の作用を併せ持つことができる。
更にＣＯ2を含むガスと違って、ＣＯ2をＣＯとＯに多量
に分解する必要がないため、低い放電電力でのエッチン
グが可能となる。
スを用いることによって、高速なエッチングが可能とな
り、かつＨ2によるＮｉ表面の酸化抑制及びフォトレジ
ストエッチングの抑制の作用を併せ持つことができる。
更にＣＯ2を含むガスと違って、ＣＯ2をＣＯとＯに多量
に分解する必要がないため、低い放電電力でのエッチン
グが可能となる。
【００４２】次に本発明においてＮｉドライエッチング
の結果生じたＮｉ（ＣＯ）4は、排気ポンプ系の前段
か、或いは少なくとも油を用いる２次ポンプの前段に除
去する。このようにすることにより、排気ポンプ系また
は２次ポンプには、ニッケルカルボニルを含まない排気
ガスが流入するため、排気ポンプ系や２次ポンプを汚染
しない。
の結果生じたＮｉ（ＣＯ）4は、排気ポンプ系の前段
か、或いは少なくとも油を用いる２次ポンプの前段に除
去する。このようにすることにより、排気ポンプ系また
は２次ポンプには、ニッケルカルボニルを含まない排気
ガスが流入するため、排気ポンプ系や２次ポンプを汚染
しない。
【００４３】更に、ニッケルカルボニルの除去は、ニッ
ケルカルボニルをＮｉとＣＯに熱分解することにより行
う。この分解方式では、有害物を含んだ吸着物質を生成
しないため、２次的な有害物処理を必要としない。
ケルカルボニルをＮｉとＣＯに熱分解することにより行
う。この分解方式では、有害物を含んだ吸着物質を生成
しないため、２次的な有害物処理を必要としない。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
より説明する。
【００４５】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１を示す構成図である。
１を示す構成図である。
【００４６】図１において、プラズマエッチング装置１
のエッチング室２にエッチングガス３を導入してエッチ
ングガス３をプラズマ化し、そのプラズマ４を用いて基
板５上のＮｉ薄膜６をエッチングする際に、基板５の温
度が−２５℃以上４０℃以下になるように基板ホルダー
７の温度を制御する。
のエッチング室２にエッチングガス３を導入してエッチ
ングガス３をプラズマ化し、そのプラズマ４を用いて基
板５上のＮｉ薄膜６をエッチングする際に、基板５の温
度が−２５℃以上４０℃以下になるように基板ホルダー
７の温度を制御する。
【００４７】プラズマエッチング装置１は、平行平板型
ＲＩＥ装置やＥＣＲエッチング装置やＩＣＰエッチング
装置など、プラズマ中で生成したイオンが直接基板に触
れる構造のドライエッチング装置であって、かつ基板を
冷却する構成のものであれば、どのようなドライエッチ
ング装置でもよい。ただし、基板へのイオン照射ダメー
ジを避けたい場合には、プラズマ密度とイオン照射エネ
ルギーを別々に制御できるプラズマエッチング装置を用
いることが望ましい。このようなプラズマエッチング装
置の例として、基板ホルダーにバイアス制御用のＲＦ電
力を印加できる機能を備え、イオン源としてＥＣＲイオ
ン源やＩＣＰイオン源などを備えたエッチング装置があ
る。
ＲＩＥ装置やＥＣＲエッチング装置やＩＣＰエッチング
装置など、プラズマ中で生成したイオンが直接基板に触
れる構造のドライエッチング装置であって、かつ基板を
冷却する構成のものであれば、どのようなドライエッチ
ング装置でもよい。ただし、基板へのイオン照射ダメー
ジを避けたい場合には、プラズマ密度とイオン照射エネ
ルギーを別々に制御できるプラズマエッチング装置を用
いることが望ましい。このようなプラズマエッチング装
置の例として、基板ホルダーにバイアス制御用のＲＦ電
力を印加できる機能を備え、イオン源としてＥＣＲイオ
ン源やＩＣＰイオン源などを備えたエッチング装置があ
る。
【００４８】エッチングガス３としては、プラズマ４中
にＮｉのエッチャントであるＣＯが生成されるように、
ＣＯガスまたはＣＯ2ガスの少なくとも一方を含むガス
を用いる。特に、後述する本発明の実施形態２に記載し
た、ＣＯとＣＯ2の混合ガスまたは、ＣＯとＨ2の混合ガ
ス、またはＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスのいずれかを用
いると、Ｎｉ薄膜６に対するエッチング速度を高めるこ
とができ、かつ基板５へのダメージを低減することがで
きる。
にＮｉのエッチャントであるＣＯが生成されるように、
ＣＯガスまたはＣＯ2ガスの少なくとも一方を含むガス
を用いる。特に、後述する本発明の実施形態２に記載し
た、ＣＯとＣＯ2の混合ガスまたは、ＣＯとＨ2の混合ガ
ス、またはＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスのいずれかを用
いると、Ｎｉ薄膜６に対するエッチング速度を高めるこ
とができ、かつ基板５へのダメージを低減することがで
きる。
【００４９】基板５の温度は−２５℃以上４０℃以下で
あれば問題ないが、特に０℃以上４０℃以下では、エッ
チング速度の高い制御性と精度の良い異方性加工が可能
となるので望ましい。その理由を以下に図を参照して説
明する。
あれば問題ないが、特に０℃以上４０℃以下では、エッ
チング速度の高い制御性と精度の良い異方性加工が可能
となるので望ましい。その理由を以下に図を参照して説
明する。
【００５０】図２は、本発明の実施形態１に係るエッチ
ング方法の特性を示す相関図であって、縦軸にＮｉのエ
ッチング速度，横軸に基板温度をとったグラフである。
平行平板型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスとしてＣ
Ｏガス２０ＳＣＣＭとＨ2ガス２ＳＣＣＭの混合ガスを
用い、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力５０
Ｗでエッチングを行った。
ング方法の特性を示す相関図であって、縦軸にＮｉのエ
ッチング速度，横軸に基板温度をとったグラフである。
平行平板型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスとしてＣ
Ｏガス２０ＳＣＣＭとＨ2ガス２ＳＣＣＭの混合ガスを
用い、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力５０
Ｗでエッチングを行った。
【００５１】図２から明らかなように、基板温度が−２
５℃以下では、Ｎｉは全くエッチングされず、基板温度
が０℃以下では、基板温度の上昇につれてＮｉのエッチ
ング速度が増加し、基板温度が約０℃以上４０℃以下で
は、Ｎｉのエッチング速度が基板温度に依存せず一定値
を持ち、４０℃以上では基板温度の上昇につれてＮｉの
エッチング速度が増加していることがわかる。
５℃以下では、Ｎｉは全くエッチングされず、基板温度
が０℃以下では、基板温度の上昇につれてＮｉのエッチ
ング速度が増加し、基板温度が約０℃以上４０℃以下で
は、Ｎｉのエッチング速度が基板温度に依存せず一定値
を持ち、４０℃以上では基板温度の上昇につれてＮｉの
エッチング速度が増加していることがわかる。
【００５２】これは、エッチングの反応生成物のＮｉ
（ＣＯ）4の融点が−２５℃であるために、−２５℃以
下ではＮｉ（ＣＯ）4が蒸発せず、基板温度−２５℃以
上０℃以下では、反応生成物のＮｉ（ＣＯ）4の蒸発速
度、換言すれば蒸気圧に律速され、０℃以上４０℃以下
では、Ｎｉ表面を励起するイオンの照射量に律速され、
４０℃以上ではＮｉとＣＯガス分子との直接反応の温度
依存性に律速されることによると考えられる。
（ＣＯ）4の融点が−２５℃であるために、−２５℃以
下ではＮｉ（ＣＯ）4が蒸発せず、基板温度−２５℃以
上０℃以下では、反応生成物のＮｉ（ＣＯ）4の蒸発速
度、換言すれば蒸気圧に律速され、０℃以上４０℃以下
では、Ｎｉ表面を励起するイオンの照射量に律速され、
４０℃以上ではＮｉとＣＯガス分子との直接反応の温度
依存性に律速されることによると考えられる。
【００５３】従って、エッチング速度が安定した範囲で
Ｎｉのエッチングを行うには、基板温度は、０℃以上４
０℃以下であることが望ましい。ただし、図２の実験の
場合は、Ｎｉのエッチング速度の律速過程が反応生成物
のＮｉ（ＣＯ）4の蒸発速度からイオン照射量へと切り
替わる温度、言い換えればＮｉのエッチング速度が基板
温度に依存しない範囲の下限値が０℃であったが、一般
的には、この下限値はエッチング装置，ガス流量，ＲＦ
電力などのエッチング条件に依存して０℃よりも高い場
合や低い場合がある。
Ｎｉのエッチングを行うには、基板温度は、０℃以上４
０℃以下であることが望ましい。ただし、図２の実験の
場合は、Ｎｉのエッチング速度の律速過程が反応生成物
のＮｉ（ＣＯ）4の蒸発速度からイオン照射量へと切り
替わる温度、言い換えればＮｉのエッチング速度が基板
温度に依存しない範囲の下限値が０℃であったが、一般
的には、この下限値はエッチング装置，ガス流量，ＲＦ
電力などのエッチング条件に依存して０℃よりも高い場
合や低い場合がある。
【００５４】次に図３は、本発明の実施形態１の別の特
性を示す相関図であって、縦軸にＮｉのサイドエッチン
グ速度、横軸に基板温度をとったグラフである。エッチ
ング条件は図２の場合と同じである。
性を示す相関図であって、縦軸にＮｉのサイドエッチン
グ速度、横軸に基板温度をとったグラフである。エッチ
ング条件は図２の場合と同じである。
【００５５】図３から明らかなように、基板温度が４０
℃以下では、Ｎｉにサイドエッチングがほとんど生じて
いないのに対し、４０℃付近からサイドエッチング速度
が増加していることがわかる。この現象も、４０℃付近
からＣＯとＮｉとの直接反応が始まりかけていることに
よると考えられる。従って、加工精度を良くＮｉの異方
性エッチングを行うためには、基板温度が４０℃以下で
エッチングを行うことが望ましい。
℃以下では、Ｎｉにサイドエッチングがほとんど生じて
いないのに対し、４０℃付近からサイドエッチング速度
が増加していることがわかる。この現象も、４０℃付近
からＣＯとＮｉとの直接反応が始まりかけていることに
よると考えられる。従って、加工精度を良くＮｉの異方
性エッチングを行うためには、基板温度が４０℃以下で
エッチングを行うことが望ましい。
【００５６】すなわち改めてのベルト、基板５の温度が
−２５℃以上４０℃以下でＮｉ６の精度の良い異方性エ
ッチングが可能であり、更に条件にもよるが、０℃以上
４０℃の基板５の温度範囲で基板温度のずれによるエッ
チング速度の変化のない制御性の良いエッチングができ
る。このことから、基板ホルダー７の温度は、Ｎｉのエ
ッチング速度が温度に依存しない範囲の下限値、例えば
０℃に保ち、エッチング中の基板５の温度がプラズマの
加熱によって４０℃を超えないように、基板５と基板ホ
ルダー７の熱接触を良くしておくのが良いことがわか
る。
−２５℃以上４０℃以下でＮｉ６の精度の良い異方性エ
ッチングが可能であり、更に条件にもよるが、０℃以上
４０℃の基板５の温度範囲で基板温度のずれによるエッ
チング速度の変化のない制御性の良いエッチングができ
る。このことから、基板ホルダー７の温度は、Ｎｉのエ
ッチング速度が温度に依存しない範囲の下限値、例えば
０℃に保ち、エッチング中の基板５の温度がプラズマの
加熱によって４０℃を超えないように、基板５と基板ホ
ルダー７の熱接触を良くしておくのが良いことがわか
る。
【００５７】こうすることによって、エッチング中に基
板５の温度を０℃以上４０℃以下のある一定値に正確に
保つように、プラズマ４による基板５の加熱に応じて基
板ホルダー７の温度を動的に制御する機構を持たなくと
も、エッチングの開始から終了までのエッチング速度を
一定値に保つことができ、エッチング速度の制御性を確
保できる。
板５の温度を０℃以上４０℃以下のある一定値に正確に
保つように、プラズマ４による基板５の加熱に応じて基
板ホルダー７の温度を動的に制御する機構を持たなくと
も、エッチングの開始から終了までのエッチング速度を
一定値に保つことができ、エッチング速度の制御性を確
保できる。
【００５８】基板５と基板ホルダー７の熱接触が不十分
でエッチング中の基板５の温度を４０℃以下に保つこと
が困難な場合は、基板５の温度が４０℃を超える前に放
電を停止し、基板５の温度が、Ｎｉのエッチング速度が
温度に依存しない範囲の下限値付近、例えば０℃まで下
がってから再び放電を行ってエッチングを再開するとい
うサイクルを繰り返してもよい。
でエッチング中の基板５の温度を４０℃以下に保つこと
が困難な場合は、基板５の温度が４０℃を超える前に放
電を停止し、基板５の温度が、Ｎｉのエッチング速度が
温度に依存しない範囲の下限値付近、例えば０℃まで下
がってから再び放電を行ってエッチングを再開するとい
うサイクルを繰り返してもよい。
【００５９】（実施形態２）次に本発明の実施形態２を
図により説明する。
図により説明する。
【００６０】エッチングの概要は、図１のＮｉドライエ
ッチングのものと同じである。ただし、エッチングガス
３として、ＣＯとＣＯ2の混合ガス、またはＣＯとＣＯ2
とＨ2の混合ガス、またはＣＯとＨ2の混合ガスのいずれ
かを用いる。
ッチングのものと同じである。ただし、エッチングガス
３として、ＣＯとＣＯ2の混合ガス、またはＣＯとＣＯ2
とＨ2の混合ガス、またはＣＯとＨ2の混合ガスのいずれ
かを用いる。
【００６１】先ず、ＣＯとＣＯ2の混合ガスを用いる
と、ＣＯ2ガスだけの場合に比べて、エッチング速度が
大幅に増加する。図５は、本発明の実施形態２の特性を
示す相関図であって、縦軸にＮｉのエッチング速度、横
軸にＣＯとＣＯ2の混合比をとったグラフである。
と、ＣＯ2ガスだけの場合に比べて、エッチング速度が
大幅に増加する。図５は、本発明の実施形態２の特性を
示す相関図であって、縦軸にＮｉのエッチング速度、横
軸にＣＯとＣＯ2の混合比をとったグラフである。
【００６２】平行平板型ＲＩＥ装置を用い、エッチング
ガスの流量はＣＯとＣＯ2の混合ガスの全流量で２０Ｓ
ＣＣＭとし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電
力１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダー温度を０℃にして
エッチングを行った。基板ホルダーの温度を０℃に保っ
たのは、本発明の実施形態１で説明したとおり、ＣＯを
エッチングに利用しながらＮｉのサイドエッチングを抑
制するためである。
ガスの流量はＣＯとＣＯ2の混合ガスの全流量で２０Ｓ
ＣＣＭとし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電
力１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダー温度を０℃にして
エッチングを行った。基板ホルダーの温度を０℃に保っ
たのは、本発明の実施形態１で説明したとおり、ＣＯを
エッチングに利用しながらＮｉのサイドエッチングを抑
制するためである。
【００６３】図５から明らかなように、ＣＯ2ガスにＣ
Ｏを加えて行くと、Ｎｉのエッチング速度が急激に増加
するのがわかる。これは、ＣＯガスはそれ自体がＮｉの
エッチャントであるので、エッチャントの供給律速の状
態でエッチャントが増えたためであると考えられる。
Ｏを加えて行くと、Ｎｉのエッチング速度が急激に増加
するのがわかる。これは、ＣＯガスはそれ自体がＮｉの
エッチャントであるので、エッチャントの供給律速の状
態でエッチャントが増えたためであると考えられる。
【００６４】エッチング速度はＣＯ濃度６５％付近でピ
ークを持ち、それ以上ＣＯ濃度が高くなると、逆にＮｉ
のエッチング速度は低下していく。エッチング速度減少
の理由は、ＣＯガスの割合が多くなり過ぎると、ＣＯが
分解して生成する不揮発性のＣが基板上に堆積し、Ｎｉ
のエッチングを阻害するようになるためである。従っ
て、ＣＯとＣＯ2の混合比には最適値が存在するが、そ
の比率は一般にはエッチング装置，ガス流量，基板温
度，ＲＦ電力などに依存する。いずれにせよ、ＣＯとＣ
Ｏ2の混合ガスを用いると、Ｎｉの高速エッチングが可
能となる。ＣＯやＣＯ2の分解成分として生成するＯや
Ｏ2によってＮｉ表面が酸化されるが、イオンエネルギ
ーを高めにしてやると、酸化膜は容易にスパッタされる
ので問題はない。
ークを持ち、それ以上ＣＯ濃度が高くなると、逆にＮｉ
のエッチング速度は低下していく。エッチング速度減少
の理由は、ＣＯガスの割合が多くなり過ぎると、ＣＯが
分解して生成する不揮発性のＣが基板上に堆積し、Ｎｉ
のエッチングを阻害するようになるためである。従っ
て、ＣＯとＣＯ2の混合比には最適値が存在するが、そ
の比率は一般にはエッチング装置，ガス流量，基板温
度，ＲＦ電力などに依存する。いずれにせよ、ＣＯとＣ
Ｏ2の混合ガスを用いると、Ｎｉの高速エッチングが可
能となる。ＣＯやＣＯ2の分解成分として生成するＯや
Ｏ2によってＮｉ表面が酸化されるが、イオンエネルギ
ーを高めにしてやると、酸化膜は容易にスパッタされる
ので問題はない。
【００６５】これらのことから、ＣＯとＣＯ2の混合ガ
スは、Ｎｉの比較的大きな印加電圧での高速エッチング
に適していると言うことができる。ＣＯやＣＯ2から生
じるＯやＯ2はフォトレジストをエッチングするので、
マスク材料との選択性を確保したい場合や、加工精度を
高めたい場合はＳｉＯ2など非有機物マスクを用いるの
が望ましい。
スは、Ｎｉの比較的大きな印加電圧での高速エッチング
に適していると言うことができる。ＣＯやＣＯ2から生
じるＯやＯ2はフォトレジストをエッチングするので、
マスク材料との選択性を確保したい場合や、加工精度を
高めたい場合はＳｉＯ2など非有機物マスクを用いるの
が望ましい。
【００６６】ＣＯとＣＯ2とＨ2を添加した混合ガスを用
いると、ＣＯとＣＯ2の混合ガスを用いた場合に比べて
エッチング速度がやや落ちるが、マスクのフォトレジス
トのエッチングの少ない高精度のエッチングを行うこと
ができる。
いると、ＣＯとＣＯ2の混合ガスを用いた場合に比べて
エッチング速度がやや落ちるが、マスクのフォトレジス
トのエッチングの少ない高精度のエッチングを行うこと
ができる。
【００６７】図６は、本発明の実施形態２の特性を示す
相関図であって、縦軸にＮｉのエッチング速度、横軸に
ＣＯとＣＯ2の混合比をとったグラフである。平行平板
型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスの流量はＣＯとＣ
Ｏ2の混合ガスの流量で２０ＳＣＣＭ，Ｈ2の流量は５Ｓ
ＣＣＭで固定とし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電力１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダーを温度０℃
にしてエッチングを行った。
相関図であって、縦軸にＮｉのエッチング速度、横軸に
ＣＯとＣＯ2の混合比をとったグラフである。平行平板
型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスの流量はＣＯとＣ
Ｏ2の混合ガスの流量で２０ＳＣＣＭ，Ｈ2の流量は５Ｓ
ＣＣＭで固定とし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ電力１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダーを温度０℃
にしてエッチングを行った。
【００６８】図５のＣＯとＣＯ2ガスのみの場合と比較
すると、同様の傾向は示しているが、Ｎｉのエッチング
速度がピークを持つときのＣＯの割合が５０％付近にな
り、ＣＯの割合の少ない側に移動している。
すると、同様の傾向は示しているが、Ｎｉのエッチング
速度がピークを持つときのＣＯの割合が５０％付近にな
り、ＣＯの割合の少ない側に移動している。
【００６９】これは、Ｈ2の添加によってＣＯの堆積が
起こりやすくなったためである。また、ピーク位置のエ
ッチング速度は、図５のＣＯとＣＯ2のみの場合では約
３２００Å／ｍｉｎであるのに対し、図６では約２６０
０Å／ｍｉｎと小さくなっている。しかし、それでもＣ
Ｏ2だけを用いてエッチングした場合のエッチング速度
約９００Å／ｍｉｎに比べて３倍近いエッチング速度を
達成している。
起こりやすくなったためである。また、ピーク位置のエ
ッチング速度は、図５のＣＯとＣＯ2のみの場合では約
３２００Å／ｍｉｎであるのに対し、図６では約２６０
０Å／ｍｉｎと小さくなっている。しかし、それでもＣ
Ｏ2だけを用いてエッチングした場合のエッチング速度
約９００Å／ｍｉｎに比べて３倍近いエッチング速度を
達成している。
【００７０】図７は、本発明の実施形態２の特性を示す
相関図であって、左の縦軸にフォトレジストのサイドエ
ッチング速度、右の縦軸にＮｉのエッチング速度、横軸
にＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスにおけるＨ2の混合比を
とったグラフである。平行平板型ＲＩＥ装置を用い、エ
ッチングガスの流量はＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスの全
流量で２０ＳＣＣＭ，ＣＯとＣＯ2の混合比は１：１で
固定とし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力
１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダー温度を０℃にしてエ
ッチングを行った。
相関図であって、左の縦軸にフォトレジストのサイドエ
ッチング速度、右の縦軸にＮｉのエッチング速度、横軸
にＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスにおけるＨ2の混合比を
とったグラフである。平行平板型ＲＩＥ装置を用い、エ
ッチングガスの流量はＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスの全
流量で２０ＳＣＣＭ，ＣＯとＣＯ2の混合比は１：１で
固定とし、ガス圧１Ｐａ，１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力
１００Ｗ、陰極兼用の基板ホルダー温度を０℃にしてエ
ッチングを行った。
【００７１】図７から明らかなように、Ｈ2の割合が増
加するにつれてフォトレジストのサイドエッチングが急
激に減少し、約３０％でサイドエッチングが全くなくな
っているのがわかる。その間、Ｈ2の増加につれて、Ｎ
ｉのエッチング速度は徐々に落ちていくが、Ｈ2３０％
のときで０％のときの８６％のエッチング速度の約２７
００Å／ｍｉｎを確保しており、Ｃｏ2だけを用いてエ
ッチングした場合のエッチング速度約９００Å／ｍｉｎ
に比べて約３倍のエッチング速度を達成している。
加するにつれてフォトレジストのサイドエッチングが急
激に減少し、約３０％でサイドエッチングが全くなくな
っているのがわかる。その間、Ｈ2の増加につれて、Ｎ
ｉのエッチング速度は徐々に落ちていくが、Ｈ2３０％
のときで０％のときの８６％のエッチング速度の約２７
００Å／ｍｉｎを確保しており、Ｃｏ2だけを用いてエ
ッチングした場合のエッチング速度約９００Å／ｍｉｎ
に比べて約３倍のエッチング速度を達成している。
【００７２】従って改めて述べると、ＣＯとＣＯ2とＨ2
の混合ガスを用いたＮｉのエッチングはフォトレジスト
に対するＮｉのエッチング選択性が大きいため、フォト
レジストをマスクに用いる高速／高精度のＮｉエッチン
グに適しているということができる。
の混合ガスを用いたＮｉのエッチングはフォトレジスト
に対するＮｉのエッチング選択性が大きいため、フォト
レジストをマスクに用いる高速／高精度のＮｉエッチン
グに適しているということができる。
【００７３】また、ＣＯとＨ2の混合ガスを用いると加
工精度の良い低ダメージのエッチングを行うことができ
る。
工精度の良い低ダメージのエッチングを行うことができ
る。
【００７４】図８は、左の縦軸にＮｉのエッチング速
度、右の縦軸に陰極のバイアス電圧Ｖdc、横軸に１３．
５６ＭＨｚのＲＦ電力をとったグラフである。平行平板
型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスの流量はＣＯ１６
ＳＣＣＭとＨ2４ＳＣＣＭとし、ガス圧１Ｐａ、陰極兼
用の基板ホルダー温度を０℃にしてエッチングを行っ
た。
度、右の縦軸に陰極のバイアス電圧Ｖdc、横軸に１３．
５６ＭＨｚのＲＦ電力をとったグラフである。平行平板
型ＲＩＥ装置を用い、エッチングガスの流量はＣＯ１６
ＳＣＣＭとＨ2４ＳＣＣＭとし、ガス圧１Ｐａ、陰極兼
用の基板ホルダー温度を０℃にしてエッチングを行っ
た。
【００７５】図８から明らかなように、ＲＦ電力を増加
させるに応じてＮｉのエッチング速度が増加し、６０Ｗ
付近でピークに達した後、ＲＦ電力の増加につれてエッ
チング速度が減少するという傾向をとる。約６０Ｗ以上
でエッチング速度が減少するのは、ＣＯの分解によるＣ
の堆積が多くなり、エッチングの阻害が始まるからであ
る。しかし、ピークのエッチング速度は、６０Ｗの低電
力にも関わらず２０００Å／ｍｉｎを超える値を達成し
ている。また、Ｖdcはイオンエネルギーの目安になる
が、６０Ｗで１４Ｖに抑えられており、下地基板のＧａ
Ａｓの結晶性を破壊しない十分な低さである。Ｎｉ薄膜
上に形成したフォトレジストのマスクは、ガスにＨ3が
添加されているためにサイドエッチングは全く生じなか
った。すなわち、ＣＯとＨ2の混合ガスによるＮｉのエ
ッチングはフォトレジストをマスクに用いる高精度／低
ダメージのＮｉエッチングに達していると言える。
させるに応じてＮｉのエッチング速度が増加し、６０Ｗ
付近でピークに達した後、ＲＦ電力の増加につれてエッ
チング速度が減少するという傾向をとる。約６０Ｗ以上
でエッチング速度が減少するのは、ＣＯの分解によるＣ
の堆積が多くなり、エッチングの阻害が始まるからであ
る。しかし、ピークのエッチング速度は、６０Ｗの低電
力にも関わらず２０００Å／ｍｉｎを超える値を達成し
ている。また、Ｖdcはイオンエネルギーの目安になる
が、６０Ｗで１４Ｖに抑えられており、下地基板のＧａ
Ａｓの結晶性を破壊しない十分な低さである。Ｎｉ薄膜
上に形成したフォトレジストのマスクは、ガスにＨ3が
添加されているためにサイドエッチングは全く生じなか
った。すなわち、ＣＯとＨ2の混合ガスによるＮｉのエ
ッチングはフォトレジストをマスクに用いる高精度／低
ダメージのＮｉエッチングに達していると言える。
【００７６】（実施形態３）次に本発明の実施形態３を
図により説明する。
図により説明する。
【００７７】図９は、本発明の実施形態３の構成を示す
模式図である。図９を参照すると、ドライエッチング装
置３１の直後にニッケルカルボニルＮｉ（ＣＯ）4の除
害装置３２が接続され、除害装置３２の後段に排気ポン
プ系３３が接続された構成になっている。
模式図である。図９を参照すると、ドライエッチング装
置３１の直後にニッケルカルボニルＮｉ（ＣＯ）4の除
害装置３２が接続され、除害装置３２の後段に排気ポン
プ系３３が接続された構成になっている。
【００７８】排気ポンプ系３３を通って排気された排気
ガス５４は、大気放出されるか、または排気ガスのニッ
ケルカルボニル以外の成分を除害する別の除害装置に導
入される。排気コンダクタンスを調節するスロットルバ
ルブを取り付ける場合は、ドライエッチング装置３１の
直後に挿入する。
ガス５４は、大気放出されるか、または排気ガスのニッ
ケルカルボニル以外の成分を除害する別の除害装置に導
入される。排気コンダクタンスを調節するスロットルバ
ルブを取り付ける場合は、ドライエッチング装置３１の
直後に挿入する。
【００７９】除害装置３２で除外された排気ガスが排気
ポンプ系３３に導入されるので、排気ポンプ系３３が猛
毒のニッケルカルボニルで汚染されることがない。
ポンプ系３３に導入されるので、排気ポンプ系３３が猛
毒のニッケルカルボニルで汚染されることがない。
【００８０】図１０は、図９に示す除害装置３２の原理
について説明する概念図である。図１０に示すように、
除害装置３２は、加熱装置４１と磁場発生装置４０を有
している。除害装置３２の動作原理は、Ｎｉ（ＣＯ）4
→Ｎｉ＋４ＣＯの反応が約２００℃で生じさせることに
ある。従って、エッチング装置３１から排出されたニッ
ケルカルボニルを含む排気ガスは、吸気口５５から除害
室５７に流入し、加熱装置６３で約２００℃に加熱さ
れ、ニッケルカルボニルがＮｉとＣＯに分解される。こ
のとき、Ｎｉは煤状に生成するので、そのままでは除害
装置３２の後段に排気ポンプ系３３にＮｉ粉が流入し、
排気ポンプ系３３を破損してしまう。
について説明する概念図である。図１０に示すように、
除害装置３２は、加熱装置４１と磁場発生装置４０を有
している。除害装置３２の動作原理は、Ｎｉ（ＣＯ）4
→Ｎｉ＋４ＣＯの反応が約２００℃で生じさせることに
ある。従って、エッチング装置３１から排出されたニッ
ケルカルボニルを含む排気ガスは、吸気口５５から除害
室５７に流入し、加熱装置６３で約２００℃に加熱さ
れ、ニッケルカルボニルがＮｉとＣＯに分解される。こ
のとき、Ｎｉは煤状に生成するので、そのままでは除害
装置３２の後段に排気ポンプ系３３にＮｉ粉が流入し、
排気ポンプ系３３を破損してしまう。
【００８１】そこで次に、分解によって生成したＮｉ粉
を磁場発生装置６２で吸着する。ＣＯはそのまま排気口
５６から後段の排気ポンプ系３３に送られる。加熱装置
４１による排気ガスの加熱温度は、１５０℃以上２５０
℃以下でよいが、２００℃付近が反応の効率が良い。除
害装置３２は、排気ポンプ系３３の前段に配置されるた
め、排気コンダクタンスを悪化させることが懸念される
が、除害室の断面積を大きくとり、また、加熱装置６３
と磁場発生装置の構造や配置を工夫することで問題なく
なる。
を磁場発生装置６２で吸着する。ＣＯはそのまま排気口
５６から後段の排気ポンプ系３３に送られる。加熱装置
４１による排気ガスの加熱温度は、１５０℃以上２５０
℃以下でよいが、２００℃付近が反応の効率が良い。除
害装置３２は、排気ポンプ系３３の前段に配置されるた
め、排気コンダクタンスを悪化させることが懸念される
が、除害室の断面積を大きくとり、また、加熱装置６３
と磁場発生装置の構造や配置を工夫することで問題なく
なる。
【００８２】図１０では加熱装置６３と磁場発生装置６
２は除害室の内部に位置しているが、除害室５７の外部
に配置し、除害室５７の壁面で排気ガスを加熱したり、
除害室５７の壁面にＮｉ粉を吸着することもできる。こ
の場合には、更にガスの排気コンダクタンスを向上させ
る効果がある。
２は除害室の内部に位置しているが、除害室５７の外部
に配置し、除害室５７の壁面で排気ガスを加熱したり、
除害室５７の壁面にＮｉ粉を吸着することもできる。こ
の場合には、更にガスの排気コンダクタンスを向上させ
る効果がある。
【００８３】除害装置３２の装着による排気速度の低下
を更に低減させたい場合には、ドライエッチング装置と
除害装置と排気ポンプの配置を図１１に示したような構
成にしてもよい。
を更に低減させたい場合には、ドライエッチング装置と
除害装置と排気ポンプの配置を図１１に示したような構
成にしてもよい。
【００８４】図１１では、ドライエッチング装置３１の
後段にドライポンプ６４が接続され、その後段に除害装
置３２が接続され、その後段に２次ポンプが接続された
構成になっている。この構成の場合、排気速度はドライ
ポンプ６４の能力で決まるので、後段の除害装置３２に
よる排気コンダクタンスの低下は排気ガスの排気速度に
ほとんど影響しない。
後段にドライポンプ６４が接続され、その後段に除害装
置３２が接続され、その後段に２次ポンプが接続された
構成になっている。この構成の場合、排気速度はドライ
ポンプ６４の能力で決まるので、後段の除害装置３２に
よる排気コンダクタンスの低下は排気ガスの排気速度に
ほとんど影響しない。
【００８５】ドライポンプ６４は、メカニカルブースタ
ーポンプやターボ分子ポンプなどのオイルを用いないポ
ンプであり、油拡散ポンプや油回転ロータリーポンプな
どのオイルを用いるポンプを含まない。ドライポンプ６
４は、オイル交換の必要がないので、少なくとも汚染さ
れたオイルの交換に伴う危険はない。
ーポンプやターボ分子ポンプなどのオイルを用いないポ
ンプであり、油拡散ポンプや油回転ロータリーポンプな
どのオイルを用いるポンプを含まない。ドライポンプ６
４は、オイル交換の必要がないので、少なくとも汚染さ
れたオイルの交換に伴う危険はない。
【００８６】２次ポンプ６５には除害後の排気ガスが流
入するので、特に制限はなく、ドライポンプでも油回転
ロータリーポンプでも用いることができる。図１１の構
成では、ドライポンプ６４のニッケルカルボニルによる
汚染は完全にはなくならないが、それでも従来の排気ポ
ンプ系の後段に除害装置を配置する構成に比べると、格
段に安全な構成である。
入するので、特に制限はなく、ドライポンプでも油回転
ロータリーポンプでも用いることができる。図１１の構
成では、ドライポンプ６４のニッケルカルボニルによる
汚染は完全にはなくならないが、それでも従来の排気ポ
ンプ系の後段に除害装置を配置する構成に比べると、格
段に安全な構成である。
【００８７】（実施例１）次にＮｉドライエッチングの
方法に関する。本発明の実施例１について図面を参照し
て詳細に説明する。
方法に関する。本発明の実施例１について図面を参照し
て詳細に説明する。
【００８８】図４は、本発明の実施例１の装置構成を示
す模式図である。ドライエッチング装置８は平行平板型
のＲＩＥ装置であり、陽極９が上部電極、陰極１０が電
極となっている。陽極９と陰極１０の直径は３０ｃｍ、
その電極間隔は３ｃｍである。この装置では、陰極１０
が基板ホルダーを兼ねている。陰極１０の表面には電極
１１と電極１２があり、これら電極１１，１２に直流電
源１３で５００Ｖまでの直流電圧を印加することにより
基板を静電チャックすることができる。静電チャックは
基板１４を陰極１０に密着させる効果があり、基板１４
と陰極１０との熱コンダクタンスと高めることができ
る。
す模式図である。ドライエッチング装置８は平行平板型
のＲＩＥ装置であり、陽極９が上部電極、陰極１０が電
極となっている。陽極９と陰極１０の直径は３０ｃｍ、
その電極間隔は３ｃｍである。この装置では、陰極１０
が基板ホルダーを兼ねている。陰極１０の表面には電極
１１と電極１２があり、これら電極１１，１２に直流電
源１３で５００Ｖまでの直流電圧を印加することにより
基板を静電チャックすることができる。静電チャックは
基板１４を陰極１０に密着させる効果があり、基板１４
と陰極１０との熱コンダクタンスと高めることができ
る。
【００８９】陰極１０には、チラー１６で冷却された冷
媒が配管１７を通じて送られ、陰極１０の表面を冷却す
る。陰極１０には、ＲＦ電源１８で発生した１３．５６
ＭＨｚのＲＦ電力がマッチングボックス１９でインピー
ダンス整合をとって印加される。
媒が配管１７を通じて送られ、陰極１０の表面を冷却す
る。陰極１０には、ＲＦ電源１８で発生した１３．５６
ＭＨｚのＲＦ電力がマッチングボックス１９でインピー
ダンス整合をとって印加される。
【００９０】基板は常に１０Ｐａの真空に保たれたロー
ドロックチャンバー２０からエッチングチャンバー２１
にロボットアームでゲート２２を通じて陰極１０まで搬
送される。エッチングガスはガス導入管２３から送ら
れ、排気管２４を通じて排気系に送られる。
ドロックチャンバー２０からエッチングチャンバー２１
にロボットアームでゲート２２を通じて陰極１０まで搬
送される。エッチングガスはガス導入管２３から送ら
れ、排気管２４を通じて排気系に送られる。
【００９１】エッチングには、２”φの半絶縁性ＧａＡ
ｓの基板１４上に５０００ÅのＮｉ薄膜１５を蒸着した
ものを用いた。Ｎｉ薄膜１５上にはフォトレジストを用
いてパターニングした。ガスはＣＯガス２０ＳＣＣＭと
Ｈ2ガス５ＳＣＣＭの混合ガスを用い、ガス圧を１Ｐａ
に保つよう、スロットルバルブで排気速度を調節した。
ＲＦ電力は５０Ｗ、チラー１６の設定温度は０℃、静電
チャックの電圧３００Ｖとした。
ｓの基板１４上に５０００ÅのＮｉ薄膜１５を蒸着した
ものを用いた。Ｎｉ薄膜１５上にはフォトレジストを用
いてパターニングした。ガスはＣＯガス２０ＳＣＣＭと
Ｈ2ガス５ＳＣＣＭの混合ガスを用い、ガス圧を１Ｐａ
に保つよう、スロットルバルブで排気速度を調節した。
ＲＦ電力は５０Ｗ、チラー１６の設定温度は０℃、静電
チャックの電圧３００Ｖとした。
【００９２】エッチングの結果、１２００Å／ｍｉｎの
Ｎｉエッチング速度を得た。５０％のオーバーエッチン
グ後、サイドエッチングのない垂直な加工形状を得るこ
とができた。エッチング中の基板表面温度をＮｉ薄膜１
５上に貼ったサーモシールを用いて測定した結果、０℃
から始まって１５℃まで上昇しており、エッチング中の
基板温度を０℃以上４０℃以下に保つことができたこと
を確認した。
Ｎｉエッチング速度を得た。５０％のオーバーエッチン
グ後、サイドエッチングのない垂直な加工形状を得るこ
とができた。エッチング中の基板表面温度をＮｉ薄膜１
５上に貼ったサーモシールを用いて測定した結果、０℃
から始まって１５℃まで上昇しており、エッチング中の
基板温度を０℃以上４０℃以下に保つことができたこと
を確認した。
【００９３】（実施例２）次にＮｉドライエッチングの
ガスに関する、本発明の実施例２について図面を参照し
て詳細に説明する。
ガスに関する、本発明の実施例２について図面を参照し
て詳細に説明する。
【００９４】エッチング装置は図４の装置を用いた。ガ
ス流量はＣＯ１０ＳＣＣＭ，ＣＯ2１０ＳＣＣＭとし、
ガス圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電チャックの
直流電圧３００Ｖ、ＲＦ電力２００Ｗの条件で、Ｎｉの
エッチング速度４２００Å／ｍｉｎを達成した。２”φ
の半絶縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５０００ÅのＮｉ
薄膜に１０００ÅのＳｉＯ2をパターニングしてＳｉＯ2
マスクを形成し、Ｎｉ薄膜を５０％のオーバーエッチン
グを含めてエッチングする工程を１分４７秒で完了でき
た。形成されたＮｉパターンのエッチング側面は垂直
で、ＳｉＯ2マスクとの寸法誤差は全くなかった。
ス流量はＣＯ１０ＳＣＣＭ，ＣＯ2１０ＳＣＣＭとし、
ガス圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電チャックの
直流電圧３００Ｖ、ＲＦ電力２００Ｗの条件で、Ｎｉの
エッチング速度４２００Å／ｍｉｎを達成した。２”φ
の半絶縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５０００ÅのＮｉ
薄膜に１０００ÅのＳｉＯ2をパターニングしてＳｉＯ2
マスクを形成し、Ｎｉ薄膜を５０％のオーバーエッチン
グを含めてエッチングする工程を１分４７秒で完了でき
た。形成されたＮｉパターンのエッチング側面は垂直
で、ＳｉＯ2マスクとの寸法誤差は全くなかった。
【００９５】（実施例３）次にＮｉドライエッチングの
ガスに関する、本発明の実施例３について図面を参照し
て説明する。
ガスに関する、本発明の実施例３について図面を参照し
て説明する。
【００９６】エッチング装置は図４の装置を用いた。ガ
ス流量はＣＯ７ＳＣＣＭ，ＣＯ2７ＳＣＣＭ、Ｈ2６ＳＣ
ＣＭとし、ガス圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電
チャックの直流電圧３００Ｖ、ＲＦ電力１５０Ｗの条件
で、Ｎｉのエッチング速度３１００Å／ｍｉｎを達成し
た。２”φの半絶縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５００
０ÅのＮｉ薄膜に膜厚１μｍのフォトレジストでマスク
を形成し、Ｎｉ薄膜を５０％のオーバーエッチングを含
めてエッチングする工程を２分２５秒で完了できた。
ス流量はＣＯ７ＳＣＣＭ，ＣＯ2７ＳＣＣＭ、Ｈ2６ＳＣ
ＣＭとし、ガス圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電
チャックの直流電圧３００Ｖ、ＲＦ電力１５０Ｗの条件
で、Ｎｉのエッチング速度３１００Å／ｍｉｎを達成し
た。２”φの半絶縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５００
０ÅのＮｉ薄膜に膜厚１μｍのフォトレジストでマスク
を形成し、Ｎｉ薄膜を５０％のオーバーエッチングを含
めてエッチングする工程を２分２５秒で完了できた。
【００９７】エッチング完了後のフォトレジストの残膜
厚は９１００Åであり、またフォトレジストのサイドエ
ッチングはなく、フォトレジストとＮｉのエッチング側
面は垂直であった。フォトレジストマスクと形成された
Ｎｉパターンの寸法誤差は全くなかった。
厚は９１００Åであり、またフォトレジストのサイドエ
ッチングはなく、フォトレジストとＮｉのエッチング側
面は垂直であった。フォトレジストマスクと形成された
Ｎｉパターンの寸法誤差は全くなかった。
【００９８】（実施例４）次にＮｉドライエッチングの
ガスに関する、本発明の実施例４について図面を参照し
て説明する。
ガスに関する、本発明の実施例４について図面を参照し
て説明する。
【００９９】エッチング装置は図４の装置を用いた。ガ
ス流量はＣＯ１６ＳＣＣＭ，Ｈ2４ＳＣＣＭとし、ガス
圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電チャックの直流
電圧３００Ｖ、ＲＦ電力６０Ｗの条件で、Ｎｉのエッチ
ング速度２０５０Å／ｍｉｎを達成した。２”φの半絶
縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５０００ÅのＮｉ薄膜に
膜厚１μｍのフォトレジストでマスクを形成し、Ｎｉ薄
膜を５０％のオーバーエッチングを含めてエッチングす
る工程を３分４０秒で完了した。エッチング完了後のフ
ォトレジストの残膜厚は９３００Åであり、またフォト
レジストのサイドエッチングはなく、フォトレジストと
Ｎｉのエッチング側面は垂直であった。フォトレジスト
マスクと形成されたＮｉパターンの寸法誤差は全くなか
った。エッチング中のＶdcは１４Ｖであった。
ス流量はＣＯ１６ＳＣＣＭ，Ｈ2４ＳＣＣＭとし、ガス
圧１Ｐａ、チラーの設定温度０℃、静電チャックの直流
電圧３００Ｖ、ＲＦ電力６０Ｗの条件で、Ｎｉのエッチ
ング速度２０５０Å／ｍｉｎを達成した。２”φの半絶
縁性ＧａＡｓの基板に蒸着した５０００ÅのＮｉ薄膜に
膜厚１μｍのフォトレジストでマスクを形成し、Ｎｉ薄
膜を５０％のオーバーエッチングを含めてエッチングす
る工程を３分４０秒で完了した。エッチング完了後のフ
ォトレジストの残膜厚は９３００Åであり、またフォト
レジストのサイドエッチングはなく、フォトレジストと
Ｎｉのエッチング側面は垂直であった。フォトレジスト
マスクと形成されたＮｉパターンの寸法誤差は全くなか
った。エッチング中のＶdcは１４Ｖであった。
【０１００】（実施例５）次にＮｉドライエッチングの
除去装置に関する、本発明の実施例５について図面を参
照して詳細に説明する。
除去装置に関する、本発明の実施例５について図面を参
照して詳細に説明する。
【０１０１】ガス流量はＣＯ７ＳＣＣＭ、ＣＯ2７ＳＣ
ＣＭ、Ｈ2６ＳＣＣＭ、ガス圧１Ｐａ、ＲＦ電力１５０
Ｗの条件で基板上のＮｉをエッチングする平行平板型Ｒ
ＩＥ装置に除害装置７８が接続され、その後段にターボ
分子ポンプが接続され、その後段に油回転ロータリーポ
ンプが接続され、そのロータリーポンプの排気管はガス
スクラバーに接続されている。
ＣＭ、Ｈ2６ＳＣＣＭ、ガス圧１Ｐａ、ＲＦ電力１５０
Ｗの条件で基板上のＮｉをエッチングする平行平板型Ｒ
ＩＥ装置に除害装置７８が接続され、その後段にターボ
分子ポンプが接続され、その後段に油回転ロータリーポ
ンプが接続され、そのロータリーポンプの排気管はガス
スクラバーに接続されている。
【０１０２】図１２は除害装置７８の構造を示す斜視図
である。また、図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図であ
る。除害管６８はオーステナイト製ステンレス鋼製で、
その中にフェライト型ステンレス鋼製のフィン７２，７
３，７４，７５が交互に突き出して固定されている。フ
ィン７２とフィン７３は磁石７７のＳ極とＮ極にそれぞ
れ貼り付けられている。同様に、フィン７４とフィン７
５は磁石７６のＮ極とＳ極にそれぞれ貼り付けられてい
る。フィン７２，７３，７４，７５はフェライト型ステ
ンレス鋼であるため強磁性であり、磁石７６，７７に貼
り付いているので、磁気を帯びている。
である。また、図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図であ
る。除害管６８はオーステナイト製ステンレス鋼製で、
その中にフェライト型ステンレス鋼製のフィン７２，７
３，７４，７５が交互に突き出して固定されている。フ
ィン７２とフィン７３は磁石７７のＳ極とＮ極にそれぞ
れ貼り付けられている。同様に、フィン７４とフィン７
５は磁石７６のＮ極とＳ極にそれぞれ貼り付けられてい
る。フィン７２，７３，７４，７５はフェライト型ステ
ンレス鋼であるため強磁性であり、磁石７６，７７に貼
り付いているので、磁気を帯びている。
【０１０３】除害管６８の両端には冷却水配管６７，７
０が溶接されている。また、除害管６８の周囲には電気
加熱式のバンドヒーター６９が巻かれている。バンドヒ
ーター６９の加熱により除害管６８とフィン７２，７
３，７４，７５の温度は１８０℃に保たれている。バン
ドヒーター６９の発熱量はスライダックなどを用いて調
整する。冷却水配管６７には冷却水が流れ、バンドヒー
ター６９の熱が吸気側接続口６６と排気側接続口７０に
伝わるのを防ぐ。
０が溶接されている。また、除害管６８の周囲には電気
加熱式のバンドヒーター６９が巻かれている。バンドヒ
ーター６９の加熱により除害管６８とフィン７２，７
３，７４，７５の温度は１８０℃に保たれている。バン
ドヒーター６９の発熱量はスライダックなどを用いて調
整する。冷却水配管６７には冷却水が流れ、バンドヒー
ター６９の熱が吸気側接続口６６と排気側接続口７０に
伝わるのを防ぐ。
【０１０４】次に除害装置７８の動作を説明する。吸気
側接続口６６から流入したニッケルカルボニルを含む排
気ガスは、１８０℃に熱された除害管６８とフィン７
２，７３，７４，７５に触れて１８０℃に加熱される。
このように、フィン７２，７３，７４，７５は、加熱板
としての役割を持つ。
側接続口６６から流入したニッケルカルボニルを含む排
気ガスは、１８０℃に熱された除害管６８とフィン７
２，７３，７４，７５に触れて１８０℃に加熱される。
このように、フィン７２，７３，７４，７５は、加熱板
としての役割を持つ。
【０１０５】加熱された排気ガス中のニッケルカルボニ
ルは、Ｎｉ（ＣＯ）4→Ｎｉ＋４ＣＯの反応に従ってＮ
ｉ粉とＣＯガスに分解する。Ｎｉは強磁性体であるの
で、磁気を帯びたフィン７２，７３，７４，７５に吸い
寄せられる。このように、フィン７２，７３，７４，７
５の材質として強磁性体を用いて磁化することによっ
て、フィンをＮｉ粉の捕集板として用いることができ
る。しかも、フィンにフェライト型ステンレス鋼を用い
ると、強磁性と耐腐食性を両立できる。フィンの材質に
マルテンサイト型ステンレス鋼やＮｉを用いても同様に
強磁性と耐腐食性を両立できる。ＣＯガスは排気側接続
口から排出される。
ルは、Ｎｉ（ＣＯ）4→Ｎｉ＋４ＣＯの反応に従ってＮ
ｉ粉とＣＯガスに分解する。Ｎｉは強磁性体であるの
で、磁気を帯びたフィン７２，７３，７４，７５に吸い
寄せられる。このように、フィン７２，７３，７４，７
５の材質として強磁性体を用いて磁化することによっ
て、フィンをＮｉ粉の捕集板として用いることができ
る。しかも、フィンにフェライト型ステンレス鋼を用い
ると、強磁性と耐腐食性を両立できる。フィンの材質に
マルテンサイト型ステンレス鋼やＮｉを用いても同様に
強磁性と耐腐食性を両立できる。ＣＯガスは排気側接続
口から排出される。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スクパターンに対するＮｉの加工精度を高めることがで
きる。その理由は、−２５℃以上４０℃以下に基板温度
を保つと、エッチングガスとして供給されたＣＯ、また
はプラズマ中で生成したＣＯとＮｉとが直接反応するこ
とがないので、サイドエッチングが生じないためであ
る。
スクパターンに対するＮｉの加工精度を高めることがで
きる。その理由は、−２５℃以上４０℃以下に基板温度
を保つと、エッチングガスとして供給されたＣＯ、また
はプラズマ中で生成したＣＯとＮｉとが直接反応するこ
とがないので、サイドエッチングが生じないためであ
る。
【０１０７】また、Ｎｉのエッチング速度を基板温度変
動に対して安定させることができる。その理由は、０℃
以上４０℃以下に基板温度を保つと、Ｎｉのエッチング
がイオンの供給速度で律速されるためである。
動に対して安定させることができる。その理由は、０℃
以上４０℃以下に基板温度を保つと、Ｎｉのエッチング
がイオンの供給速度で律速されるためである。
【０１０８】また、基板温度を直接モニターして温度制
御する必要がなくなる。その理由は、０℃付近に基板ホ
ルダーの温度を保っておけば、エッチング中に基板温度
が上昇しても４０℃以下に保つことが可能であり、Ｎｉ
のエッチング速度が変化しないためである。
御する必要がなくなる。その理由は、０℃付近に基板ホ
ルダーの温度を保っておけば、エッチング中に基板温度
が上昇しても４０℃以下に保つことが可能であり、Ｎｉ
のエッチング速度が変化しないためである。
【０１０９】また、Ｎｉドライエッチングのガスとし
て、ＣＯとＣＯ2の混合ガスを用いることにより、Ｎｉ
の高速エッチングを行うことができる。その理由は、Ｃ
Ｏガス自体をＮｉのエッチャントとして利用できるため
である。
て、ＣＯとＣＯ2の混合ガスを用いることにより、Ｎｉ
の高速エッチングを行うことができる。その理由は、Ｃ
Ｏガス自体をＮｉのエッチャントとして利用できるため
である。
【０１１０】さらに、Ｎｉドライエッチングのガスとし
て、ＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスを用いることにより、
Ｎｉの高速エッチングを行うことができる。その理由
は、ＣＯガス自体をＮｉのエッチャントとして利用で
き、かつＮｉの表面酸化によるエッチング速度低下が抑
制されるためである。
て、ＣＯとＣＯ2とＨ2の混合ガスを用いることにより、
Ｎｉの高速エッチングを行うことができる。その理由
は、ＣＯガス自体をＮｉのエッチャントとして利用で
き、かつＮｉの表面酸化によるエッチング速度低下が抑
制されるためである。
【０１１１】また、フォトレジストをマスクとして用い
ることができることである。その理由は、プラズマ中で
ＣＯやＣＯ2の分解によって生じるＯやＯ2がＨ2との反
応でＨ2Ｏとなって排気されるため、フォトレジストが
エッチングされにくく、Ｎｉとのエッチング選択比を大
きくとることができるためである。
ることができることである。その理由は、プラズマ中で
ＣＯやＣＯ2の分解によって生じるＯやＯ2がＨ2との反
応でＨ2Ｏとなって排気されるため、フォトレジストが
エッチングされにくく、Ｎｉとのエッチング選択比を大
きくとることができるためである。
【０１１２】また、Ｎｉの高精度なエッチングを行うこ
とができる。その理由は、プラズマ中でＣＯやＣＯ2の
分解によって生じるＯやＯ2がＨ2との反応でＨ2Ｏとな
って排気されるため、フォトレジストのサイドエッチン
グが生じないためである。
とができる。その理由は、プラズマ中でＣＯやＣＯ2の
分解によって生じるＯやＯ2がＨ2との反応でＨ2Ｏとな
って排気されるため、フォトレジストのサイドエッチン
グが生じないためである。
【０１１３】さらに、Ｎｉドライエッチングのガスとし
て、ＣＯとＨ2の混合ガスを用いることにより、フォト
レジストをマスクとして用いることができる。その理由
は、プラズマ中でＣＯの分解によって生じるＯやＯ2が
Ｈ2との反応でＨ2Ｏとなって排気されるため、フォトレ
ジストがエッチングされにくく、Ｎｉとのエッチング選
択比を大きくとることができるためである。
て、ＣＯとＨ2の混合ガスを用いることにより、フォト
レジストをマスクとして用いることができる。その理由
は、プラズマ中でＣＯの分解によって生じるＯやＯ2が
Ｈ2との反応でＨ2Ｏとなって排気されるため、フォトレ
ジストがエッチングされにくく、Ｎｉとのエッチング選
択比を大きくとることができるためである。
【０１１４】さらに、Ｎｉの高精度なエッチングができ
る。その理由は、プラズマ中でＣＯの分解によって生じ
るＯやＯ2がＨ2との反応でＨ2Ｏとなって排気されるた
め、フォトレジストのサイドエッチングが生じないため
である。
る。その理由は、プラズマ中でＣＯの分解によって生じ
るＯやＯ2がＨ2との反応でＨ2Ｏとなって排気されるた
め、フォトレジストのサイドエッチングが生じないため
である。
【０１１５】さらに、下地基板に低ダメージのＮｉエッ
チングができる。その理由は、ＣＯ2を含まないのでＣ
Ｏ2をＣＯとＯに分解する必要がなく、低い放電電力で
Ｎｉをエッチングでき、結果としてイオンの基板への入
射エネルギーを下地基板にダメージを与えない小さい値
に抑えることができるためである。
チングができる。その理由は、ＣＯ2を含まないのでＣ
Ｏ2をＣＯとＯに分解する必要がなく、低い放電電力で
Ｎｉをエッチングでき、結果としてイオンの基板への入
射エネルギーを下地基板にダメージを与えない小さい値
に抑えることができるためである。
【０１１６】さらに、Ｎｉドライエッチングにおいて排
気ポンプが猛毒のニッケルカルボニルで汚染されるのを
防止できる。その理由は、本発明の除害装置（図９の３
２）は、排気ポンプ系（図９の３３）の前段に接続する
か、または汚染されやすい油を使用する２次ポンプ（図
１１の６５）の前段に接続して用いるので、排気ポンプ
系（図９の３３）または２次ポンプ（図１１の６５）に
流入する排気ガスにはニッケルカルボニルが含まれない
ためである。
気ポンプが猛毒のニッケルカルボニルで汚染されるのを
防止できる。その理由は、本発明の除害装置（図９の３
２）は、排気ポンプ系（図９の３３）の前段に接続する
か、または汚染されやすい油を使用する２次ポンプ（図
１１の６５）の前段に接続して用いるので、排気ポンプ
系（図９の３３）または２次ポンプ（図１１の６５）に
流入する排気ガスにはニッケルカルボニルが含まれない
ためである。
【０１１７】さらに、有害物を含んだ固形副生成物を生
じないことである。その理由は、猛毒のニッケルカルボ
ニルを安全なＮｉ粉と燃焼処理の可能なＣＯガスに分解
してしまうからである。
じないことである。その理由は、猛毒のニッケルカルボ
ニルを安全なＮｉ粉と燃焼処理の可能なＣＯガスに分解
してしまうからである。
【図１】本発明の実施形態１の概要を説明する概念図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施形態１の特性を示す相関図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施形態１の別の特性を示す相関図で
ある。
ある。
【図４】本発明の実施形態１の装置構成を示す模式図で
ある。
ある。
【図５】本発明の実施形態２の特性を示す相関図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施形態２の特性を示す相関図であ
る。
る。
【図７】本発明の実施形態２の特性を示す相関図であ
る。
る。
【図８】本発明の実施形態２の特性を示す相関図であ
る。
る。
【図９】本発明の実施形態３の構成を示す模式図であ
る。
る。
【図１０】本発明の実施形態３の構成要素の一部を説明
する概念図である。
する概念図である。
【図１１】本発明の実施形態３の別の構成を示す模式図
である。
である。
【図１２】本発明の実施例５の構造を示す斜視図であ
る。
る。
【図１３】本発明の実施例５の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１４】従来例の特性を説明する相関図である。
【図１５】従来例の構成を説明する模式図である。
１ プラズマエッチング装置 ２ エッチング室 ３ エッチングガス ４ プラズマ ５ 基板 ６ Ｎｉ薄膜 ７ 基板ホルダー ８ ドライエッチング装置 ９ 陽極 １０ 陰極 １１ 電極 １２ 電極 １３ 直流電源 １４ 基板 １５ Ｎｉ薄膜 １６ チラー １７ 配管 １８ ＲＦ電源 １９ マッチングボックス ２０ ロードロックチャンバー ２１ エッチングチャンバー ２２ ゲート ２３ カス導入管 ２４ 排気管 ２５ 接地 ２６ 接地 ２７ ゲートバルブ ２８ 絶縁体 ２９ 絶縁体 ３０ 陰極カバー ３１ ドライエッチング装置 ３２ 除害装置 ３３ 排気ポンプ系 ３４ エッチングガス ３５ ガス導入管 ３６ 接地 ３７ エッチング室 ３８ ゲート ３９ ゲートバルブ ４０ 基板 ４１ 陽極 ４２ 陰極 ４３ マッチングボックス ４４ ＲＦ電源 ４５ 接地 ４６ 吸入口 ４７ 排出口 ４８ ブースターポンプ ４９ 接続管 ５０ ロータリーポンプ ５１ 排気管 ５２ 絶縁体 ５３ 絶縁体 ５４ 排気ガス ５５ 吸気口 ５６ 排気口 ５７ 除害室 ５８ ヒーター ５９ 電源 ６０ 絶縁碍子 ６１ 絶縁碍子 ６２ 磁場発生装置 ６３ 加熱装置 ６４ ドライポンプ ６５ ２次ポンプ ６６ 吸気側接続口 ６７ 冷却水配管 ６８ 除害管 ６９ バンドヒーター ７０ 冷却水管 ７１ 排気側接続口 ７２，７３，７４，７５ フィン ７６，７７ 磁石 ７８ 除害装置
Claims (13)
- 【請求項１】 エッチングガスのプラズマを用いて、基
板上のＮｉをエッチングするドライエッチング方法であ
って、 エッチングガスは、ＣＯまたはＣＯ2の少なくとも一方
を含むガスであり、 エッチング中の基板温度を、−２５℃以上４０℃以下の
範囲に保つことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 エッチング中の基板温度は、好ましくは
０℃以上４０℃以下の範囲に保つ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】 基板を保持する基板ホルダの温度制御に
より、前記基板温度を調温す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。 - 【請求項４】 前記エッチングガスとして、ＣＯとＣＯ
2の混合ガスを用いることを特徴とする請求項１，２又
は３に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 前記エッチングガスとして、ＣＯとＣＯ
2とＨ2の混合ガスを用いることを特徴とする請求項１，
２又は３に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項６】 前記エッチングガスとして、ＣＯとＨ2
の混合ガスを用いることを特徴とする請求項１，２又は
３に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項７】 エッチング装置から排気されるガスを無
害のガスに処理するガス処理装置であって、 排気ポンプ系と除害装置とを有し、 排気ポンプ系は、エッチング装置から処理ガスを排気す
るものであり、 除害装置は、排気ポンプ系の前段に設置され、エッチン
グ装置からの処理ガスに含まれるニッケルカルボニルを
除去し、処理後のガスを排気ポンプ系に導入するもので
あることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項８】 前記排気ポンプ系のうち、油を使用する
ポンプの前段に、前記除害装置を設置したことを特徴と
する請求項７に記載のガス処理装置。 - 【請求項９】 前記除害装置は、ニッケルカルボニルを
ＮｉとＣＯに熱分解し、Ｎｉを捕捉するものであること
を特徴とする請求項７又は８に記載のガス処理装置。 - 【請求項１０】 前記除害装置は、熱分解用の加熱装置
を有することを特徴とする請求項９に記載のガス処理装
置。 - 【請求項１１】 加熱装置による加熱温度は、１５０℃
以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項１０に
記載のガス処理装置。 - 【請求項１２】 前記除害装置は、熱分解されたＮｉを
磁気により捕捉する磁場発生装置を有するものであるこ
とを特徴とする請求項１０に記載のガス処理装置。 - 【請求項１３】 前記磁場発生装置は、磁気を帯びたフ
ィンであり、排気路に設けられたものであることを特徴
とする請求項１２に記載のガス処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304629A JP2871632B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | ドライエッチング方法及びガス処理装置 |
| US08/968,979 US6156666A (en) | 1996-11-15 | 1997-11-12 | Method of dry etching and apparatus for making exhaust gas non-toxic |
| US09/643,156 US6315819B1 (en) | 1996-11-15 | 2000-08-21 | Apparatus for making exhaust gas non-toxic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304629A JP2871632B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | ドライエッチング方法及びガス処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10150044A JPH10150044A (ja) | 1998-06-02 |
| JP2871632B2 true JP2871632B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=17935341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8304629A Expired - Fee Related JP2871632B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | ドライエッチング方法及びガス処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6156666A (ja) |
| JP (1) | JP2871632B2 (ja) |
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| US7229563B2 (en) * | 2002-01-29 | 2007-06-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching of Ni-containing materials |
| US20070010100A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-11 | Matrix Semiconductor, Inc. | Method of plasma etching transition metals and their compounds |
| US7955515B2 (en) * | 2005-07-11 | 2011-06-07 | Sandisk 3D Llc | Method of plasma etching transition metal oxides |
| US7749400B2 (en) * | 2005-12-16 | 2010-07-06 | Jason Plumhoff | Method for etching photolithographic substrates |
| JP5774568B2 (ja) | 2012-09-21 | 2015-09-09 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6441660B2 (ja) * | 2014-03-17 | 2018-12-19 | 株式会社荏原製作所 | 除害機能付真空ポンプ |
| GB201416483D0 (en) * | 2014-09-18 | 2014-11-05 | Rolls Royce Plc | A method of machinging a gas turbine engine component |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320769A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-25 | Toshiba Corp | Plasma etching method of metal electrodes |
| JPS60228687A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-13 | Hitachi Ltd | ニツケルまたは含ニツケル合金のドライエツチング方法 |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP8304629A patent/JP2871632B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-11-12 US US08/968,979 patent/US6156666A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10150044A (ja) | 1998-06-02 |
| US6156666A (en) | 2000-12-05 |
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|---|---|---|---|
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