JP2966036B2

JP2966036B2 - エッチングパターンの形成方法

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Publication number: JP2966036B2
Application number: JP2118675A
Authority: JP
Inventors: 隆行八木; 利行小松
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH0415910A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体、金属、絶縁体等からなる被加工材
にエッチングパターンを形成する方法に関し、特に電子
デバイスのパターン形成等の微細なエッチングパターン
の形成に好適なエッチングパターンの形成方法に関す
る。

［従来の技術］近年、フォトリソグラフィーを利用したパターン形成
技術に利用する露光装置の大口径化にともない、アクテ
ィブマトリックス液晶ディスプレイ、直流プラズマディ
スプレイ等のフラットパネルにみられる大面積デバイス
が商品化されつつある。

これらデバイスの有する各種パターンの形成に用いる
フォトリソグラフィーを利用したパターン形成法は、被
加工材の所定面にフォトレジストを塗布し、これにパタ
ーン露光、現像を含む処理を行いレジストパターンを形
成し、該レジストパターンをマスクとして溶剤を用い
た、あるいは気相での物理的、化学的反応を利用したエ
ッチングを行う過程を含む。

ところで、VLSIチップでは、１ウエハー上に数十個以
上のチップを一体化された状態で同時作製し、ダイシン
グにより切断してチップ化するので、１ウエハー上での
欠陥チップの選択、除外が可能である。これに対し、大
面積デバイスでは、１ウエハーから取り出せるチップの
数は、１〜数個に留まり、フォトリソグラフィーを利用
したパターン形成に必要なレジストマスク総数の低減、
設計ルールの最適化等のデバイス設計による対応のみで
は、デバイスコストを決定する主要因の一つである歩留
まりの向上をはかることは困難となっている。

フォトリソグラフィーを利用したパターン形成におけ
る高歩留まりを達成するための試みとして二つの方法が
検討されている。

一つは、欠陥発生が、成膜、パターン形成のラインに
おける環境によるものとして、これらラインにおける作
業工程のクリーン化をはかる方法である。

中でも、超クリーン化技術（日経マイクロデバイス、
別冊No.2、1986年10月参照）は欠陥発生密度を従来の二
桁以下にすることを可能とした。

しかしながら、この方法を採用する場合は、用いる純
水、ガス等の純度におけるグレードを極めて高く保持す
る付帯設備、自動搬送装置等の大幅な設備投資が必要と
なる。

他の一つの方法は、デバイスに冗長回路を設け、微細
加工プロセスに欠陥修正工程を付加する方法である（応
用電子物性分科会、研究報告No.427、13頁）。

ところが、この方法においては、フォトリソグラフィ
ーのプロセスは複雑になり、かつ検査、修正にかかる費
用および時間が増大するという問題が残されている。

以上のようなフォトリソグラフィーを利用したパター
ン形成技術の現状に対して、フォトリソグラフィーを用
いないパターン形成技術の開発が試みられている。

その一つとして、光プロセスを利用する方法が提案さ
れている（「新電子材料に関する調査研究報告書XIII」
62−Ｍ−273、日本電子工業振興協会参照）。中でも、
光エッチングは、クリーンな環境を維持しうる真空中に
て被加工材への部位選択的光照射により、光照射部にお
いてエッチングを行わせる方法は、フォトリソグラフィ
ーにおけるレジストの塗布、パターン露光、現像の各工
程を利用せず、高い歩留まりが見込め、イオン衝撃が少
なく、かつフォトリソグラフィーにおけるレジストパタ
ーンの形成に必要な材料費の削減による大幅なコストダ
ウンが可能な理想的なパターン形成法として注目されて
いる。

この光エッチング法の一例として、塩素アスとメタア
クリル酸メチルを共存させた雰囲気中にリン添加多結晶
シリコン基板にエキシマレーザーを選択的に照射して、
非照射部分および照射光量の弱い部分では重合膜が形成
され、照射光量の強い部分では重合膜が形成されず、塩
素のラジカルによって基板をエッチングすることによ
り、パターンを形成する方法が知られている（SEMI Te
chnol.Symp '86,P.F−３−１）。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上述の光エッチング方法はなお種々の改良
すべき問題を有する。

例えば、従来のドライエッチングにおけるプラズマ中
の分子の電子衝突解離面積に比べて、光子による分子の
光吸収断面積が１〜２桁小さいために、エッチングに必
要な有効な非結合手を持つ反応性分子または原子である
ラジカルの生成量が少ない。そのため、照射光量を上げ
る必要がある。

しかしながら、現在利用できる光照射装置では、満足
できる照射光量を得ることができず、長時間の光照射が
必要となる。

例えば、J.Vac.Sci.Technol.,B3（５）,1507（1985）
には、大出力レーザーであるエキシマレーザーを用いた
エッチングの高速化について開示しているが、この方法
における照射面積は数十mm角程度であり、例えば、被加
工材の処理面積がA4サイズ程度になった場合、エッチン
グ処理に要する時間が一時間以上となる。

光エッチングでの十分な照射光量を得るには、レーザ
ーの大口径化、高出力化の実現を待たねばならず、デバ
イスの大口径化にともなう枚葉式高速エッチングのため
の微細加工プロセスへの光エッチングの適用は困難であ
るのが現状である。

このような光エッチングにおける問題を改良する方法
として、光エッチングにプラズマエッチングを組合せ、
高速エッチングを行う方法が提案されている。

この方法は、炭化水素化合物の水素の一部または全部
をハロゲン原子に置換した化合物のガスをプラズマ分解
し、被加工材のエッチング加工される面に重合膜を堆積
させながら、そこにエキシマレーザーを部位選択的に照
射し、光照射された部分の重合膜を分解、除去し、その
結果露出した被加工材面を更にハロゲン元素ラジカルに
よりエッチングして、光照射パターンに応じたエッチン
グパターンを得るものである（特開昭62−219525号公
報）。

しかしながら、かかる方法においても光照射面積は数
十mm角と狭く、またエッチング速度も数千Å／分と前述
した光エッチングの１桁以上の向上は望めず、デバイス
の大口径化にともなう枚葉式高速エッチング用の微細加
工プロセスへの適用には不十分であった。

更に、かかる方法ではプラズマにより生成されるハロ
ゲン元素ラジカルの被加工材への衝撃による被加工材の
損傷が生じる場合があるという問題も有している。

本発明は、以上述べた微細加工プロセスに利用する各
種エッチング技術における問題に鑑みなされたものであ
り、レジストパターンの形成にフォトリソグラフィーに
代えて、CVD法を用いた重合膜の成膜と該重合膜の光照
射を利用したパターニングを組合せた方法を用い、かつ
重合体膜からなるレジストパターンの形成過程と、ラジ
カルによるエッチング処理過程とを分割して実施するこ
とにより、高歩留まりが達成でき、低コストで、かつ製
造工程に要する時間を大幅に短縮可能なエッチングパタ
ーンの形成方法を提供することをその目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成する本発明のエッチングパターンの形
成方法には以下の方法が含まれる。

本発明の第１のエッチングパターンの形成方法は、被
加工材のエッチング加工される清浄な表面に、CVD法に
より形成された重合膜のレジストパターンを設ける過程
Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレジストパターン
が設けられた被加工材の表面を光照射を用いることなし
にエッチング処理し、該レジストパターンに覆われてい
ない部分を選択的にエッチングする過程Ｂを行うエッチ
ングパターンの形成方法であって、前記被加工材のエッチング加工される清浄な表面が、
薄膜形成法によって形成された薄膜の表面を水素イオン
またはフッ素イオンの照射により改質する工程を有する
清浄化方法により形成されたものであることを特徴とする。

また、本発明の第２のエッチングパターンの形成方法
は、被加工材のエッチング加工される清浄な表面に、CV
D法により形成された重合膜のレジストパターンを設け
る過程Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレジストパ
ターンが設けられた被加工材の表面を光照射を用いるこ
となしにエッチング処理し、該レジストパターンに覆わ
れていない部分を選択的にエッチングする過程Ｂを行う
エッチングパターンの形成方法であって、前記過程Ａが、CVD法によって前記被加工材のエッチ
ング加工される清浄な表面上に重合膜を形成する過程
と、該重合膜の所定部分を選択的に除去する過程とを含
み、該重合膜からの所定部分の選択的除去が、光により
ラジカルを発生する化合物の雰囲気下で、該重合膜の所
定部分に前記光を照射し、それによって発生したラジカ
ルによって該光照射部の重合膜を分解、除去することに
よって行なわれることを特徴とする。

また、本発明の第３のエッチングパターンの形成方法
は、被加工材のエッチング加工される清浄な表面に、CV
D法により形成された重合膜のレジストパターンを設け
る過程Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレジストパ
ターンが設けられた被加工材の表面を光照射を用いるこ
となしにエッチング処理し、該レジストパターンに覆わ
れていない部分を選択的にエッチングする過程Ｂを行う
エッチングパターンの形成方法であって、前記過程Ａが、CVD法によって前記被加工材のエッチ
ング加工される清浄な表面上に重合膜を形成する過程
と、該重合膜の所定部分を選択的に除去する過程とを含
み、該重合膜からの所定部分の選択的除去が、該重合膜
の所定部分に発熱によって該重合膜を分解除去可能な光
を照射することによって行なわれることを特徴とする。

本発明の方法では、エッチングレジストパターンの形
成に、高歩留まりの達成が容易なCVD法による重合膜の
成膜と光の部位選択的照射による該重合膜のパターニン
グの組合せを利用する方法が用いられるので、歩留まり
の高いエッチングパターンの形成が可能となる。

また、本発明の方法によれば、フォトリソグラフィー
におけるレジストパターンの形成工程に必要な材料や工
程にかかる費用を削減して、低コストでのレジストパタ
ーンの形成が可能である。

更に、本発明の方法では、光照射は、光エッチングに
おけるようにエッチングのために利用されるのではな
く、CVD法によって成膜される重合体膜のパターニング
に利用され、現在実用化されている光照射装置を用いて
も実施可能である。

また、光照射を利用したエッチングレジストの形成過
程と、ラジカルによるエッチング処理過程とを分割し
て、それぞれ独立して行わせることによって、エッチン
グパターン形成に要する時間の大幅な短縮が可能とな
る。

以下、本発明の方法を図面を用いて更に詳細に説明す
る。

第１図および第２図は、本発明の方法に用いることの
できる装置の概要を示す図である。

本発明の方法で加工される被加工材は、後述するエッ
チング処理においてエッチングできる材料で構成された
エッチング加工される部分を有する。

該加工部分としては、Al、Si、CrおよびAuなどの金
属、CdS、GaAsおよびGeなどの半導体、各種絶縁体材料
など、半導体デバイスなどの各種電子材料に利用される
各種材料から構成されたものが本発明の方法に適用でき
る。

また、この加工部分としては、例えば、シリコンウエ
ハ等の適当な基板に、半導体、絶縁体あるいは各種金属
から成る薄膜を、真空蒸着法、CVD法、スパッタ法、イ
オンプレーティング法などの薄膜形成技術によって形成
したものが挙げられる。

第１図および第２図では、適当な基板1a上に薄膜形成
技術によって形成した半導体、絶縁体あるいは各種金属
から成る薄膜1bを有するものが例示されている。

まず、図示したように被加工材１を真空槽２内の所定
の位置に設置する。

薄膜1bは、その成膜工程の特性上、大気に触れた場
合、その表面に自然酸化膜、水、有機系付着物などが形
成されている場合が多い。そこで、薄膜1bの清浄化のた
めの処理が必要となる。

この清浄化処理には、排気装置３によって真空雰囲気
とした真空槽２内にガス導入パイプ４より不活性ガス、
水素ガス等を導入し、プラズマ発生器５、５′を作動さ
せてプラズマを発生させて、薄膜1b表面の自然酸化膜、
水、有機系付着物などを除去する方法が好適に利用でき
る。

更に、薄膜1bの成膜後、該薄膜を大気に曝すことなく
真空槽２内に設置することによっても、清浄化された表
面を有する薄膜1bを真空槽２内に設置することができ
る。

また、薄膜1bの成膜後、大気に曝す前に、その表面に
水素イオン、フッ素イオンなどを照射してその表面改質
を行うことによって、薄膜1b表面に自然酸化膜などが形
成されたり、あるいは水や付着物が付着しにくくなるよ
うにすることによっても清浄化された表面を得ることが
できる。

なお、これらの清浄化のための処置は、その２以上を
組合せて行ってもよい。

本発明の方法においては、薄膜1b表面などのエッチン
グ処理される面の精度良い部位選択的名エッチングを行
うには、エッチング処理される面が清浄化されているこ
とは極めて重要となる。

次に、CVD法を利用してレジストパターンを薄膜1b表
面上に設ける。

このレジストパターンの形成には例えば以下のａ〜ｃ
の方法が適用できる。

ａ）光照射を利用したパターニングの可能な重合膜をCV
D法により成膜した後、該重合膜の所定部分を光照射を
利用して選択的に除去し、所望の形状のレジストパター
ンを得る。

具体的には、例えば、第１図および第２図に示す装置
のガス導入パイプ４よりプラズマにより分解し重合膜を
形成し得るガスを真空槽２内に導入し、プラズマ発生器
５、５′によりプラズマ分解して、薄膜1b上に導入した
ガスのプラズマ分解生成物によって重合膜を形成させ
る。

あるいは、プラズマにより分解し重合膜を形成し得る
ガスを真空槽２内にガス導入パイプ６を介して導入し、
マグネトロン７から発振するマイクロ波によりプラズマ
管８中でマイクロ波励起させ、輸送管９を通して薄膜1b
上にマイクロ波によって生成した分解生成物の重合膜を
成膜する。

このようにして成膜した重合膜は、次に光照射を利用
したパターニング法によりパターニングする。

このパターニング法としては、例えば、光照射によっ
て発生し得るラジカルを利用する方法と、光照射により
発生し得る熱を利用する方法とがある。

ラジカルを利用する方法においては、光励起によって
ラジカルを発生し得るガスを真空槽２内に導入管４から
導入した状態で、重合膜に所望のパターンに応じて光照
射を行い、光照射部において導入ガスのラジカルを発生
させ、該ラジカルの作用によって重合膜を分解、除去
し、非光照射部を薄膜1b表面部に選択的に残してレジス
トパターンを得る。

熱を利用する方法においては、例えばレーザーなどの
重合膜の照射部位に熱を発生させて、重合膜を熱分解で
きる光を、所望のパターンに応じて重合膜に照射するこ
とによって、光照射部において熱の作用によって重合膜
を分解、除去し、非光照射部を薄膜1b表面上に選択的に
残してレジストパターンを得る。

なお、これらの方法は単独であるいは組合せて利用で
きる。

ｂ）光励起により分解され薄膜1b上に重合膜を形成し得
るガスを真空槽２内に導入管４から導入した状態で、該
ガスの光励起を可能とする光を薄膜1b上の所望のエッチ
ングパターンに応じた部分に照射し、光照射部において
導入ガスの光励起による分解生物を発生させ、それによ
り重合膜を形成させる。非照射部には重合膜が形成され
ないので、光照射部位に応じたレジストパターンが得ら
れる。

ｃ）熱により分解され薄膜1b上に重合膜を形成し得るガ
スを真空槽２内に導入管４から導入した状態で、薄膜1b
表面の局所加熱可能な光を照射し、光照射部において導
入ガスの熱分解に必要な熱を発生させ、局部的に熱CVD
法による重合膜の成膜をおこなう。非照射部には重合膜
が形成されないので、光照射部位に応じたレジストパタ
ーンが得られる。

なお、ｂ及びｃの方法は単独であるいは組合せて利用
できる。

以上のパターニング法における部位選択な光照射に
は、例えば第１図に示す投影露光方式と、第２図に示す
レーザ直接画描方式が利用できる。

投影露光方式では、第１図に示すように、レンズ11、
13を含む光学系を通した光源10からの光で露光マスク12
を有する露光パターンを薄膜1b表面に投射、結像させ
て、薄膜1b表面をパターン露光する。

また、直接画描方式では、第２図に示すように、レー
ザー光源14から発振した連続レーザー光が光変調器15、
コリメータレンズ16および回転多面鏡17を通り、ｆθレ
ンズ18により窓19から真空槽２内の薄膜1b表面に結像さ
れて露光が行われる。この、レーザー直接画描方式にお
ける部位選択的光照射は、光変調器15により変調したレ
ーザー光の結像位置を回転多面鏡17の回転によって薄膜
1bの表面の一方向に走査し、同時にの被加工材１を被加
工材送り系20を用いレーザー光の結像位置の走査方向と
垂直な方向に送り出してレーザー光の結像位置を移動さ
せ、その際の回転多面鏡での走査、被加工材の送り出
し、レーザーの照射、非照射のタイミングを調節するこ
とで行うことができる。

本発明の方法で用いる光照射用の光源は、上記ａの方
法においては、重合膜分解用の物質の種類に応じて、上
記ｂ、ｃの方法においては重合膜形成用の物質の種類に
応じて適宜選択される。

重合膜分解用の光によりラジカルを発生する物質とし
ては、例えば、酸素、二酸化窒素、オゾン、亜酸化窒
素、二酸化炭素などの酸素ラジカルを形成できる化合物
が利用でき、これらのガスを真空槽２に導入して上記の
操作を行うことができる。

その際の光源としては、ラジカル発生物質の紫外光吸
収端波長以下の波長の光を発生できるものであれば、制
限なく利用できる。

例えば、ラジカル発生物質として酸素ガスを用いる場
合には、そのラジカル発生における紫外光吸収端波長が
242nm程度であるので、それ以下の短波長光を発生する
光源が利用でき、例えば希ガスエキシマレーザー、希ガ
スハライドエキシマレーザーなど利用できる。

また、ラジカル発成物質として二酸化窒素ガスを用い
る場合は、そのラジカル発生における紫該光吸収端波長
が400nm近くにあるので、例えば希ガスエキシマレーザ
ー、希ガスハライドエキシマレーザーなどのエキシマレ
ーザーの他に、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイ
オンレーザー、He−Cdレーザーなどの連続発振レーザー
も利用でき、光源の選択枝も拡大し、取扱も容易である
という利点を有する。

レジストパターンを形成するための重合膜は、炭化水
素化合物の１部または全部の水素を、フッ素および塩素
の少なくとも１種により置換した化合物を用いたCVD法
によって形成することができる。

該重合膜を形成するための原料としては、CF₂Cl₂,CF₃
Cl,CCl₄,C₂Cl₂F₄,CH₃Cl,CH₃F,CF₄,C₂F₆等の化合物及び
／又はそれら化合物をCl₂,H₂,炭化水素化合物（例え
ば、C₂H₂,C₂F₆等）等の希釈ガスにより希釈したものが
使用される。

以上のようにしてCVD法によって形成された重合膜か
らなるレジストパターンは、フッ素ラジカル、塩素ラジ
カルなどのエッチング用のハロゲン元素ラジカルではエ
ッチングされない。

次に、排気装置３によって真空槽２内から不要の残存
ガスなどを排出し、真空槽２内を所定の真空度としたと
ころで、エッチング用の化合物ガスをガス導入パイプ６
から導入し、マグネトロン７から発振するマイクロ波に
よりプラズマ管８中にてマイクロ波励起し、輸送管９を
通して真空槽２内へ導入する。

このエッチング用の化合物としては、薄膜1bのエッチ
ングを可能とするラジカルを発生できるものであれば制
限なく利用できる。

例えば、Cl₂、CF₃Cl、CCl₄、NF₃などの塩素ラジカ
ル、フッ素ラジカルなどのハロゲン元素ラジカルを発生
できる化合物が利用できる。

［実施例］以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１基体としてのシリコンウエハー上にCVD法により基体
温度250℃において膜厚4000Åのアモルファスシリコン
膜を成膜して被加工材を得た後、10^-3Torr以下の真空度
においてECRプラズマ法を用い水素ガスをイオン化し、
それを被加工材に成膜したアモルファスシリコン膜表面
に照射し表面改質を行った。

次に、この被加工材を第２図に示す装置の被加工材の
設置位置にセットした。

真空槽内を10^-6Torr以下に真空排気した後、CF₄ガス
を500 SCCMでガス導入パイプ６より流入させ、マグネト
ロン７により700Wの電力投入をし、マイクロ波励起さ
せ、輸送管９より真空槽２内に導入し、被加工材のアモ
ルファスシリコン膜上に重合膜を形成した。その際のガ
ス圧は0.25Torrであり、成膜時間は２分間であった。

つぎに、NO₂ガスを100 SCCMでガス導入パイプ４より
流入させ、アルゴンイオインレーザーをレーザー光源14
として使用し、出力1W、スポット径50μｍ、平行走査速
度20cm/秒、被加工材の送り出し速度2mm/秒の条件で連
続照射し、光励起により生成した酸素ラジカルにより光
照射部の重合膜を選択的に分解除去し、帯状の重合膜か
らなるレジストパターンとアモルファスシリコン膜の露
出部とがストライプ状に並んだ状態を得た。

排気装置３により真空槽２内から不要のガスなどが除
去されたところで、Cl₂を800 SCCMでガス導入管６から
導入し、マグネトロン７によりマイクロ波励起し、塩素
ラジカルを形成し、輸送管９から真空槽２内に導入し、
アモルファスシリコン膜のレジストパターンを設けた面
を５分間エッチング処理した。

エッチング処理終了後、酸素ガスをガス導入管４より
導入しプラズマ発生器５、５′によりプラズマを発生さ
せ、重合膜のアッシング行い、エッチング処理されたア
モルファスシリコン膜の面から重合膜からなるレジスト
パターンを除去した。

以上の工程を終了した後、真空槽より被加工材を取り
出し、エッチングされた部分のエッチング深さを、ホブ
ソン・テイラー社製タリステップにより測定した。

その結果、非照射部はエッチングされておらず、照射
部は3000Åの深さでエッチングされていることが確認さ
れた。

また、その表面観察をおこなった結果、ストライプ状
に配列された光照射部と未照射部に相当する連続した凹
凸の模様が観察された。

実施例２基体としてのシリコンウエハー上にプラズマCVD法に
よってn⁺型アモルファスシリコン膜を1500Åの膜厚で成
膜し被加工材を得た。

この被加工材を大気に曝すことなく第２図に示す装置
の被加工材設置位置にセットした。

次に、実施例１と同様にして重合膜をn⁺型アモルファ
スシリコン膜上に形成し、さらにレーザー光源14として
CO₂レーザーを用い、出力8W、スポット径15μｍ、平行
走査速度20cm/秒、被加工材の送り出し速度2mm/秒の条
件で連続照射をおこない、光照射部の重合膜を熱分解さ
せて除去し、非照射部に残された重合膜からなるレジス
トパターンを得た。

更に、エッチング処理時間を１分間とする以外は実施
例１と同様にして被加工材のエッチング処理を行い、更
にアッシング処理をおこなった。

以上の工程を終了した後、真空槽より被加工材を取り
出し、実施例１と同様にしてエッチングされた部分のエ
ッチング深さを測定したところ、光照射部が1400Åの深
さでエッチングされているのが確認された。

さらに、その表面観察をおこなった結果、ストライプ
状に配列された光照射部と未照射部に相当する連続した
凹凸の模様が観察された。

実施例３基体としてのシリコンウエハー上にスパッタ法により
2000Åの膜厚のAl膜を形成して被加工材を得た。

この被加工材を第１図に示す装置の被加工材設置位置
にセットし、真空槽を10^-6Torr以下の真空度とし、アル
ゴンガスを20 SCCMで真空槽２内にガス導入管４から流
入させ、プラズマ発生器５、５′によりプラズマを発生
させ、被加工材のAl膜を20分間発生したプラズマ雰囲気
内に曝して、その表面の清浄化を行った。

次に、CF₃Clガスを500 SCCMの流量でガス導入パイプ
６から流入させ、マグネトロン７により700Wの電力投入
をし、マイクロ波励起させ、輸送管９から真空槽２内に
導入し、被加工材のAl膜上に重合膜を成膜した。

次に、酸素ガスを100 SCCMでガス導入パイプ４から流
入させ、ArFエキシマレーザーを光源10として使用し、
露光マスク12を介してレーザー発振周波数50Hzにおいて
５分間パターン露光をおこなった。

その後、Cl₂ガスを500 SCCMでを導入パイプ６からエ
ッチング用ガスとして導入し、マグネトロン７により励
起し、塩素ラジカルを形成させ、それを輸送管９から真
空槽２内に導入して10分間エッチング処理を行なった。

エッチング処理終了後、被加工材を真空槽から取り出
し、その表面観察をおこなった結果、露光マスクを介し
て光照射された部分ではAl膜がエッチングされて基体の
シリコンウエハーが露出しており、また非照射部では重
合膜によって保護されたAl膜がエッチングされずに残さ
れていた。

実施例４本発明のエッチングパターンの形成方法を用いてアモ
ルファスシリコンからなるフォトセンサーの作製を以下
のようにして行った。なお、その手順を第３図に示す。

まず、第３図（ａ）に示すようにあらかじめパターン
形成を施したITO導電膜21付きのガラス基板22上にプラ
ズマCVD法を用い、SiH₄ガス、NH₃ガス及びH₂ガスから必
要に応じた混合比で組成した混合ガスをプラズマ分解
し、同一真空領域内で、基板温度300℃でアモルファス
シリコン窒化シリコン膜23を100Åの膜厚で、更に基板
温度250℃でアモルファスシリコン膜24を4000Åの膜厚
で、同一基板温度でn⁺アモルファスシリコン膜25を1500
Åの膜厚で、この順に連続成膜した［第３図（ｂ）］。

次に、実施例２と同様にして、n⁺アモルファスシリコ
ン膜25表面の清浄化処理、重合膜の形成、重合膜のパタ
ーニング、エッチング処理を行い、アモルファスシリコ
ン膜24及びn⁺アモルファスシリコン膜25のレジストパタ
ーンに覆われていない部分をエッチングした［第３図
（ｃ）］。

さらに、実施例３と同様にしてAl膜26の成膜（膜厚、
2000Å）、その表面を清浄化、重合膜の形成、重合膜の
パターニング、エッチング処理（処理時間15分間）を行
い、MIS型フォトセンサーを得た。

［発明の効果］本発明の方法は、フォトリソグラフィーにおけるレジ
ストパターンの形成工程と異なるCVD法を用いた重合膜
の成膜と該重合膜の光照射を利用したパターニングを組
合せた方法を用い、かつ重合体膜からなるレジストパタ
ーンの形成過程とラジカルによるエッチング処理過程と
が分割されて実施されるので、高歩留まりで、かつ低コ
ストでのエッチングパターンの形成が可能であり、しか
もエッチングパターン形成に要する時間の大幅な短縮が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の方法に用いることのでき
る装置の概略図、第３図はフォトッセンサーの製造工程
を示す工程図である。 1:被加工材、2:真空槽 3:排気装置、4:ガス導入パイプ５、５′：プラズマ発生器 6:ガス導入パイプ、7:マグネトロン 8:プラズマ管、9:輸送管 10:光源、11:レンズ 12:露光マスク 13:レンズ、14:レーザー光源 15:光変調器 16:コリメータレンズ 17:回転多面鏡 18:fθレンズ、19:窓 20:被加工材送り系、21:ITO導電膜 22:ガラス基板 23:アモルファス窒化シリコン膜 24:アモルファスシリコン膜 25:アモルファスシリコンn⁺膜 26:アルミニウム膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−219525（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−76438（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−46916（ＪＰ，Ａ) 特開平２−96173（ＪＰ，Ａ) 特開平２−38568（ＪＰ，Ａ) 特開平１−260827（ＪＰ，Ａ) 特開平２−119134（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工材のエッチング加工される清浄な表
面に、CVD法により形成された重合膜のレジストパター
ンを設ける過程Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレ
ジストパターンが設けられた被加工材の表面を光照射を
用いることなしにエッチング処理し、該レジストパター
ンに覆われていない部分を選択的にエッチングする過程
Ｂを行うエッチングパターンの形成方法であって、前記被加工材のエッチング加工される清浄な表面が、薄
膜形成法によって形成された薄膜の表面を水素イオンま
たはフッ素イオンの照射により改質する工程を有する清
浄化方法により形成されたものであることを特徴とするエッチングパターンの形成方法。
【請求項２】前記清浄化方法が、前記薄膜形成法によっ
て形成された薄膜の表面への水素ガスおよび不活性ガス
から選択した少なくとも１種から得たプラズマの照射に
よる清浄化工程を更に含む請求項１に記載のエッチング
パターンの形成方法。
【請求項３】前記薄膜形成法によって形成された薄膜が
大気に曝されることなく前記過程Ａまで提供される請求
項１または２に記載のエッチングパターンの形成方法。
【請求項４】被加工材のエッチング加工される清浄な表
面に、CVD法により形成された重合膜のレジストパター
ンを設ける過程Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレ
ジストパターンが設けられた被加工材の表面を光照射を
用いることなしにエッチング処理し、該レジストパター
ンに覆われていない部分を選択的にエッチングする過程
Ｂを行うエッチングパターンの形成方法であって、前記過程Ａが、CVD法によって前記被加工材のエッチン
グ加工される清浄な表面上に重合膜を形成する過程と、
該重合膜の所定部分を選択的に除去する過程とを含み、
該重合膜からの所定部分の選択的除去が、光によりラジ
カルを発生する化合物の雰囲気下で、該重合膜の所定部
分に前記光を照射し、それによって発生したラジカルに
よって該光照射部の重合膜を分解、除去することによっ
て行なわれることを特徴とするエッチングパターンの形成方法。
【請求項５】前記光によりラジカルを発生する物質が酸
素ラジカルを生成するものである請求項４に記載のエッ
チングパターンの形成方法。
【請求項６】前記光によりラジカルを発生する物質が、
二酸化窒素である請求項５に記載のエッチングパターン
の形成方法。
【請求項７】被加工材のエッチング加工される清浄な表
面に、CVD法により形成された重合膜のレジストパター
ンを設ける過程Ａを行った後に、前記過程Ａにおいてレ
ジストパターンが設けられた被加工材の表面を光照射を
用いることなしにエッチング処理し、該レジストパター
ンに覆われていない部分を選択的にエッチングする過程
Ｂを行うエッチングパターンの形成方法であって、前記過程Ａが、CVD法によって前記被加工材のエッチン
グ加工される清浄な表面上に重合膜を形成する過程と、
該重合膜の所定部分を選択的に除去する過程とを含み、
該重合膜からの所定部分の選択的除去が、該重合膜の所
定部分に発熱によって該重合膜を分解除去可能な光を照
射することによって行なわれることを特徴とするエッチングパターンの形成方法。
【請求項８】前記重合膜が、炭化水素化合物の一部また
は全部の水素を、フッ素および塩素の少なくとも１種に
より置換した化合物からなる請求項１、４または７に記
載のエッチングパターンの形成方法。
【請求項９】前記過程Ｂにおけるエッチングが、ハロゲ
ン元素ラジカルを用いて行われる請求項１、４または７
に記載のエッチングパターンの形成方法。
【請求項１０】請求項１、４または７のいずれかの方法
によって得られたエッチングパターンを有する半導体素
子。