JP3654438B2 - Dry etching method - Google Patents

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JP3654438B2 JP2002005756A JP2002005756A JP3654438B2 JP 3654438 B2 JP3654438 B2 JP 3654438B2 JP 2002005756 A JP2002005756 A JP 2002005756A JP 2002005756 A JP2002005756 A JP 2002005756A JP 3654438 B2 JP3654438 B2 JP 3654438B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はGaAs,InP,GaP,InAs、およびこれらの化合物であるInGaAsPなどの化合物半導体材料、Si,Geなどの単体半導体材料、SiO2 ,Si3 4 ,Al2 3 などの絶縁性材料のドライエッチング方法に関し、特に反応性ドライエッチングに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、InP,GaAsやSiに代表される半導体材料、およびSiO2 やSi3 4 ,Al2 3 といった絶縁性材料を含む基板を所望のパタン形状に加工するに際しては、これらの材料と化学的に反応する性質を有する1種類もしくは複数種類の反応性ガスをあらかじめ真空排気された容器に導入し、放電等の手法により反応性ガスのプラズマを生成し、このプラズマで生じた活性反応種を基板表面に入射せしめることにより行ってきた。
【0003】
この時、プラズマを生成するための放電形態として、平行平板状に配置された2枚の電極間に13.56MHzの高周波電力を供給し、この電極間でグロー放電を生起せしめる方法が反応性イオンエッチング(RIE)と称される方法であり、広く用いられている。
【0004】
このRIEでは加工せんとする基板材料は一方の電極上に配置される。また活性反応種を生成するプラズマ室と基板材料を配置する試料室とを別の空間とし、プラズマ室から活性反応種を引き出して試料室の基板材料に入射させる方法が反応性イオンビームエッチング(RIBE)と呼ばれる方法であり、半導体基板材料の加工に用いられている。
【0005】
これらの方法においては、プラズマ中で生じた活性反応種は荷電状態にあるところのイオン性活性反応種と荷電状態にはない中性活性反応種の両者が混在した状態でエッチングに関与することとなる。
イオン性活性反応種は基板表面に形成されるところのイオンシース電界により指向性を有することとなり、これが半導体加工技術で重要となるところの異方性を呈するエッチングをもたらしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した中性活性種は電界による影響を受けないため、その運動方向は等方的になる。このため中性活性種が引き起こすエッチングは等方的であり、加工形状にアンダーカットをもたらす等の現象となって現れ、異方性に富むエッチングを得ようとする際の大きな問題となっていた。
また中性活性反応種は化学的に非常に活性な状態にあり、それ自身と基板材料とは自発的な化学反応を生じてしまう。
このため、加工形状を人為的に操作せんとする際の大きな障害となっていた。
【0007】
上記したように、従来の技術においては反応性ガスの放電プラズマをイオン性活性種の供給源として用いているため、異方性エッチングに必要なイオン性活性反応種とともに、異方性エッチングを損なう性質を有する中性活性反応種も必然的にプラズマ内で生成されてしまい、このため良好な異方性エッチングを実現することは困難であった。
【0008】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところはアンダーカット等の現象として現れる等方性エッチングの原因である中性活性反応種の発生を防止し、異方性に優れたドライエッチング方法を提供するところにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る第の発明の構成は、基板材料と化学的に反応し反応生成物を形成する特性を有する反応性ガスである第1のガスを、それ自身と基板材料とは自発的に化学反応を生起しない状態で、且つプラズマ室を介して基板表面近傍に輸送供給するとともに、前記第1のガスとは異なる第2のガスより生成される原子ビームまたは分子ビームを基板表面に入射せしめて、前記第1のガスと基板材料とを化学的に反応せしめるドライエッチング方法において、前記第1のガスが臭素からなり、且つ前記第1のガスを前記プラズマ室に輸送供給する方法として、前記第2のガス供給経路と同じ経路を用い、混合された第1のガスと第2のガスとのそれぞれの供給量を制御することにより、前記第2のガスのみが放電プラズマに寄与するが前記第1のガスは放電プラズマには寄与しないようにせしめ、前記基板に入射せしめる原子ビーム又は分子ビームを第2のガスのみからなる状態とすることを特徴とする。
【0012】
上記目的を達成するために本発明においては、使用せんとする第1の反応性ガスを、それ自身と基板材料とは自発的な反応を生じない状態にして基板表面に供給することを最大の特徴としている。
その一つの方法としては、放電プラズマを用いたドライエッチング法においては、反応性ガスを放電に関与させないことである。
ここで、反応性ガスを放電に関与させないということは反応性ガスをプラズマ状態にしないことであり、このために異方性エッチングをそこないアンダーカット等の原因となる中性活性反応種の生成を完全に抑制できることとなる。
【0013】
さらに、中性活性反応種の生成がないため、基板材料の自発的反応の進行が抑制され、これが加工の制御性改善に有効な効果をもたらしている。
この時、基板表面において、第1の反応性ガスと基板材料を相互に反応せしめ、反応生成物を生じせしめる目的で第2の粒子ビームを基板に入射せしめることが特徴となっている。
【0014】
【作用】
本発明によれば、基板のエッチングを進行させる状況において中性活性反応種が存在しないためエッチングにより得られた形状にアンダーカット等が生じない。また基板材料の自発的反応が進行しない。
従って、非常に高い精度でもって基板材料を加工することが可能となる。
これは、例えば、半導体光導波路を例にとって示すと、導波路の寸法を厳密に決めることが可能であり、非常に性能の良い半導体導波路の作製を可能ならしめるものである。
【0015】
【実施例】
以下には本発明になる実施例を説明する。
【0016】
参考例
図1は本発明の参考例に使用した装置を示す概略図である。同図中、符号10は試料室を図示し、この試料室10は真空排気系11により真空排気される。上記試料室10内では、試料台12上に加工せんとする試料1が配置されている。また、図中の符号13は第2の粒子ビームを生成させるためのプラズマ室を図示する。このプラズマ室13には第2の粒子ビーム発生用プラズマの原料ガスを導入するガス導入口14が装備されている。さらに、上記プラズマ室13にはマイクロ波発生源15からマイクロ波が導入されており、マイクロ波放電によるプラズマ生成が可能な構成となっている。また図中、符号16はこのプラズマから第2の粒子ビームを引き出して試料に入射させるための引き出しグリッドを図示し、このグリッド16に電圧を印加することにより、電圧に応じたエネルギを有する粒子ビームを得ることができる。図中、符号17は基板材料と化学的に反応する反応性ガスであるところの第1のガスを基板表面近傍に輸送するためのガス導入機構を図示する。なお、本参考例では試料表面への均一な供給を得るために、試料を取り巻くリング形状の導入機構としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】
参考例では、試料1としては、代表的化合物半導体であるところのInP結晶を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。また、第2の粒子ビームとしてはArガスで生成されるプラズマから取り出される粒子ビームを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】
上記試料1を温度100℃に保持した状態で、Arガスを流量制御器18を用いて流量制御した状態で、ガス導入口14からプラズマ室13内に導入した。
この時のArガスの圧力は2.0×10-4torrである。
次に、100ワットのマイクロ波を、マイクロ波源よりプラズマ室13に導入した。
グリッド16への印加電圧は400ボルトとしたとき、電流値に換算して1.5mA/cm2 の第2の粒子ビームが得られた。
この第2の粒子ビームを発生させるのと同時に、試料室10に設けたガス導入口17より臭素ガス(Br2 )を、流量制御器19を経由して導入した。この時のBr2 ガスの分圧は0.9×10-4torrである。
【0019】
この状態で20分間の粒子ビーム照射を行った際に得られた試料1の加工形状の断面観察図を図2に示す。この図は当該試料を走査型電子顕微鏡を用いて観察した観察結果の説明図である。図2中、符号20はエッチングマスクとして用いたSiO2 膜を図示し、符号21は加工した試料1のInP結晶を図示する。図2に示すように、本参考例で得られた加工形状は、エッチングマスクのSiO2 膜20の端から試料1のInP結晶20表面に対して垂直な側壁21aを有するリッジ形状が得られていることがわかる。この時のエッチング量は毎分0.1ミクロンであり、このエッチング量からいって、本方法によれば極めて高精度なエッチングが実現できるわけである。
【0020】
また第2の粒子ビームの照射がない状態では当該試料1に対するエッチングは進行しないことが確認された。
これは、第1の反応性ガスを導入した状態においては、第1の反応性ガスと基板材料のあいだには自発的反応は生じない状態にあることを意味している。
【0021】
比較のために、従来行われてきた方法も同じ装置を使用して実施した。
すなわち、反応性ガスであるBr2 ガスをプラズマ室にガス導入口14から導入し、マイクロ波の投入によってプラズマを生成し、グリッド16へ電圧を印加することで粒子ビームを引き出し試料に入射せしめた。
この方法で得られた加工形状の断面観察結果を図3に示す。
側壁21bはエッチングマスクのSiO2 膜20の端から内側に入り込んでおり、アンダーカットが見られた。
導入するガスの圧力、投入するマイクロ波のパワー、印加する電圧を変化させ、さらには導入するガスをCl2 に換えて加工を行ったが、上記アンダーカットを無くすることはできなかった。
これは、反応性ガスを一旦プラズマ状態にすると、必然的に中性活性反応種を生成することとなり、この中性活性反応種の等方的運動と、それが持つ基板材料との自発的反応性がアンダーカットをもたらすためである。
【0022】
[実施例
参考例においては第1の反応性ガスと第2の粒子ビームを生成するためのガスを異なる経路でもって装置に導入したが、本実施例において第1の反応性ガスと第2の粒子ビームを生成するためのガスとを同じ経路で導入した結果について記述する。第1の反応性ガスであるBr2 と第2の粒子ビームを生成するためのガスであるArは、図4に示すように、それぞれの流量制御器18,19を経由した後、プラズマ室13に導入される手前で混合されている。
【0023】
この状態で、参考例に示した要領で生成せしめたマイクロ波プラズマからビームを引き出して試料に入射せしめた。この時、Arの流量は毎分4.5cm3 である。反応性ガスであるBr2 の流量が毎分2.0cm3 以上ではアンダーカットを呈する加工形状であったが、これ以下の流量においては図2に示すような、垂直な側壁を呈する加工形状が得られた。これは、Br2 の流量が少ない場合には放電プラズマは実質上第2の粒子ビームを生成するためのArガスで生起しており、反応性ガスであるBr2 は放電プラズマに寄与しない状況となり、これがためにアンダーカットの原因となる中性活性反応種が生じていないためである。本実施例の場合のエッチング量は、ほぼ毎分0.1ミクロンであった。
【0024】
[実施例
参考例、実施例においては第2の粒子ビームとしてガスの放電プラズマにより得られるところの粒子ビームを用いた実施例を示したが、本実施例では第2の粒子ビームとして電子を用いた場合の結果を述べる。
【0025】
第2の粒子ビームとして電子を用いる際には、図5に示すように、プラズマ室13の部分に熱電子放出用フィラメント30を取り付けた装置を用いた。
このフィラメント30は電流源31から加えられる電流により電子を放出するが、電流源31とフィラメント30からなる回路をバイアス電源32を用いることにより、基板電位に対して負にバイアスしておくことで、第2の粒子ビームとしての電子からなるビームを得た。
【0026】
この方法で前記参考例と同様に第1の反応性ガスとしてのBr2 を導入口17から0.9×10-4torrの圧力になるように導入した。第2の粒子ビームである電子からなるビームを40分間試料に入射したところ、得られた加工形状は参考例で示したところの図2に示す加工形状と同様の、垂直側壁が観察された。
【0027】
上記した実施例においては加工試料がInP結晶である場合について述べたが、GaAs等の化合物半導体材料、Si等の単体半導体材料、さらにはSiO2 等の絶縁性材料にも本発明になる方法が適用できることは、その原理からいって明らかである。
【0028】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明になる方法を用いれば、エッチングを行う際にアンダーカット等の等方的エッチング、および基板材料との自発的化学反応性をもたらすところの中性活性反応種の生成を完全に抑圧できるため、異方性に富むエッチングが可能となる。
この異方性は第2の粒子ビームによってもたらされるため、粒子ビームと基板のなす角度を設定することにより、基板表面に垂直な加工はもちろんのこと、任意の角度を有する加工形状を得ることができる。
さらに本発明においては、基板材料のエッチングが第2の粒子ビームの照射が存在してはじめて進行するため、加工形状の操作性が極めてすぐれている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例に使用した装置の概略構成図。
【図2】本発明の参考例により得られたInP結晶の加工形状の断面観察結果の図。
【図3】従来の方法でInP結晶をエッチングした際の加工形状の断面観察結果の図。
【図4】本発明の実施例に使用した装置の概略構成図。
【図5】本発明の実施例に使用した装置の概略構成図。
【符号の説明】
1 試料
10 試料室
11 真空排気系
12 試料台
13 プラズマ室
14 ガス導入口
15 マイクロ波発生源
16 引き出し用グリッド
17 ガス導入口
18 流量制御器
19 流量制御器
20 SiO2
21 InP結晶
21a,21b 側壁
30 熱電子フィラメント
31 電源
32 バイアス電源
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to compound semiconductor materials such as GaAs, InP, GaP, InAs, and their compounds, such as InGaAsP, simple semiconductor materials such as Si and Ge, and insulating materials such as SiO 2 , Si 3 N 4 , and Al 2 O 3. In particular, the present invention relates to reactive dry etching.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when processing a substrate containing a semiconductor material typified by InP, GaAs, or Si and an insulating material such as SiO 2 , Si 3 N 4 , or Al 2 O 3 into a desired pattern shape, these materials and chemicals are used. One or more kinds of reactive gases having a reactive property are introduced into a previously evacuated container, a reactive gas plasma is generated by a method such as discharge, and the active reactive species generated in the plasma are This was done by making it incident on the substrate surface.
[0003]
At this time, as a discharge form for generating plasma, a method in which high frequency power of 13.56 MHz is supplied between two electrodes arranged in a parallel plate shape and a glow discharge is generated between the electrodes is a reactive ion. This method is called etching (RIE) and is widely used.
[0004]
In this RIE, a substrate material to be processed is disposed on one electrode. In addition, a method in which a plasma chamber for generating active reactive species and a sample chamber in which a substrate material is arranged are separated from each other, and the reactive reactive species are extracted from the plasma chamber and incident on the substrate material in the sample chamber is reactive ion beam etching (RIBE). ) And is used for processing semiconductor substrate materials.
[0005]
In these methods, active reactive species generated in plasma are involved in etching in a state where both ionic active reactive species in a charged state and neutral active reactive species not in a charged state are mixed. Become.
The ionic active reactive species has directivity by the ion sheath electric field formed on the substrate surface, and this brings about etching exhibiting anisotropy that is important in semiconductor processing technology.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the neutral active species described above are not affected by the electric field, the direction of movement is isotropic. For this reason, the etching caused by the neutral active species is isotropic, appears as a phenomenon that causes an undercut in the processed shape, and has become a big problem when trying to obtain etching rich in anisotropy .
In addition, the neutral active reactive species is in a chemically very active state, and spontaneously reacts with itself and the substrate material.
For this reason, it has become a big obstacle when manipulating the processing shape artificially.
[0007]
As described above, in the prior art, the discharge plasma of the reactive gas is used as the supply source of the ionic active species, so that the anisotropic etching is impaired together with the ionic active reactive species necessary for the anisotropic etching. Neutral active reactive species having properties are inevitably generated in the plasma, and it is difficult to realize good anisotropic etching.
[0008]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object of the present invention is to prevent the generation of neutral active reactive species that cause isotropic etching that appears as a phenomenon such as undercut. The present invention provides a dry etching method having excellent directivity.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention comprises a first gas, which is a reactive gas having a property of chemically reacting with a substrate material to form a reaction product, and itself. An atomic beam or molecule generated from a second gas different from the first gas while being transported and supplied to the vicinity of the substrate surface via a plasma chamber in a state where no chemical reaction occurs spontaneously with the substrate material In a dry etching method in which a beam is incident on a substrate surface to chemically react the first gas and a substrate material, the first gas is bromine, and the first gas is introduced into the plasma chamber. As a method of transporting and supplying, by using the same route as the second gas supply route and controlling the supply amounts of the mixed first gas and second gas, only the second gas can be supplied. Discharge It said first gas contributes to Zuma allowed to not contribute to the discharge plasma, characterized by a state of an atomic beam or a molecular beam allowed to incident consists of only the second gas to the substrate.
[0012]
In order to achieve the above object, in the present invention, it is the maximum to supply the first reactive gas to be used to the substrate surface in a state in which the first reactive gas does not spontaneously react with the substrate material. It is a feature.
As one of the methods, in a dry etching method using discharge plasma, a reactive gas is not involved in the discharge.
Here, the fact that the reactive gas is not involved in the discharge means that the reactive gas is not put into a plasma state, and for this reason, the generation of neutral active reactive species that causes undercut and the like that does not cause anisotropic etching. Can be completely suppressed.
[0013]
Furthermore, since there is no generation of neutral active reactive species, the progress of the spontaneous reaction of the substrate material is suppressed, which has an effective effect on improving the controllability of processing.
At this time, the second particle beam is incident on the substrate for the purpose of causing the first reactive gas and the substrate material to react with each other on the substrate surface to generate a reaction product.
[0014]
[Action]
According to the present invention, since there is no neutral active reactive species in the situation where etching of the substrate proceeds, undercut or the like does not occur in the shape obtained by etching. In addition, the spontaneous reaction of the substrate material does not proceed.
Therefore, it is possible to process the substrate material with very high accuracy.
For example, taking a semiconductor optical waveguide as an example, the dimensions of the waveguide can be strictly determined, and it becomes possible to manufacture a semiconductor waveguide with very good performance.
[0015]
【Example】
Examples according to the present invention will be described below.
[0016]
[ Reference example ]
FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus used in a reference example of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a sample chamber, and the sample chamber 10 is evacuated by an evacuation system 11. In the sample chamber 10, a sample 1 to be processed is placed on a sample stage 12. Moreover, the code | symbol 13 in a figure shows the plasma chamber for producing | generating a 2nd particle beam. The plasma chamber 13 is equipped with a gas inlet 14 for introducing a raw material gas for the second particle beam generating plasma. Further, microwaves are introduced into the plasma chamber 13 from a microwave generation source 15 so that plasma can be generated by microwave discharge. In the figure, reference numeral 16 denotes a drawing grid for drawing a second particle beam from the plasma and making it incident on the sample. By applying a voltage to the grid 16, a particle beam having energy corresponding to the voltage is shown. Can be obtained. In the figure, reference numeral 17 denotes a gas introduction mechanism for transporting a first gas, which is a reactive gas chemically reacting with the substrate material, to the vicinity of the substrate surface. In this reference example, in order to obtain a uniform supply to the sample surface, a ring-shaped introduction mechanism surrounding the sample is used. However, the present invention is not limited to this.
[0017]
In this reference example, InP crystal, which is a typical compound semiconductor, was used as sample 1, but the present invention is not limited to this. Moreover, although the particle beam taken out from the plasma produced | generated with Ar gas is used as a 2nd particle beam, this invention is not limited to this.
[0018]
While the sample 1 was kept at a temperature of 100 ° C., Ar gas was introduced into the plasma chamber 13 from the gas inlet 14 while the flow rate was controlled using the flow rate controller 18.
At this time, the pressure of Ar gas is 2.0 × 10 −4 torr.
Next, a 100-watt microwave was introduced into the plasma chamber 13 from a microwave source.
When the applied voltage to the grid 16 was 400 volts, a second particle beam of 1.5 mA / cm 2 in terms of current value was obtained.
Simultaneously with the generation of the second particle beam, bromine gas (Br 2 ) was introduced from the gas inlet 17 provided in the sample chamber 10 via the flow rate controller 19. The partial pressure of Br 2 gas at this time is 0.9 × 10 −4 torr.
[0019]
FIG. 2 shows a cross-sectional observation view of the processed shape of the sample 1 obtained when the particle beam irradiation for 20 minutes is performed in this state. This figure is an explanatory view of the observation result of observing the sample using a scanning electron microscope. In FIG. 2, reference numeral 20 indicates an SiO 2 film used as an etching mask, and reference numeral 21 indicates an InP crystal of the processed sample 1. As shown in FIG. 2, the processed shape obtained in this reference example is a ridge shape having a side wall 21a perpendicular to the surface of the InP crystal 20 of the sample 1 from the end of the SiO 2 film 20 of the etching mask. I understand that. The etching amount at this time is 0.1 micron per minute, and from this etching amount, extremely accurate etching can be realized by this method.
[0020]
Further, it was confirmed that the etching on the sample 1 did not proceed in the absence of the second particle beam irradiation.
This means that in a state where the first reactive gas is introduced, no spontaneous reaction occurs between the first reactive gas and the substrate material.
[0021]
For comparison, the conventional method was also performed using the same apparatus.
That is, Br 2 gas, which is a reactive gas, was introduced into the plasma chamber from the gas inlet 14, plasma was generated by introducing microwaves, and a voltage was applied to the grid 16 to draw out the particle beam and enter the sample. .
FIG. 3 shows a cross-sectional observation result of the processed shape obtained by this method.
The side wall 21b entered the inside from the end of the SiO 2 film 20 of the etching mask, and undercut was observed.
Although the processing was carried out by changing the pressure of the gas to be introduced, the power of the microwave to be introduced, and the voltage to be applied, and further changing the introduced gas to Cl 2 , the undercut could not be eliminated.
This is because, once the reactive gas is brought into a plasma state, a neutral active reactive species is inevitably generated, and the isotropic movement of the neutral active reactive species and the spontaneous reaction between the substrate material possessed by it. This is because sex brings an undercut.
[0022]
[Example 1 ]
In the reference example , the first reactive gas and the gas for generating the second particle beam are introduced into the apparatus through different paths. However, in the present embodiment, the first reactive gas and the second particle beam are introduced into the apparatus. The result of introducing the gas for generation through the same route will be described. As shown in FIG. 4, the first reactive gas Br 2 and Ar, which is a gas for generating the second particle beam, pass through the respective flow rate controllers 18 and 19 and then the plasma chamber 13. It is mixed before being introduced into.
[0023]
In this state, a beam was extracted from the microwave plasma generated as described in the reference example and made incident on the sample. At this time, the flow rate of Ar is 4.5 cm 3 per minute. When the flow rate of the reactive gas Br 2 is 2.0 cm 3 or more per minute, the processed shape exhibits an undercut. However, at a flow rate below this, the processed shape exhibiting a vertical side wall as shown in FIG. Obtained. This is because when the flow rate of Br 2 is small, the discharge plasma is substantially generated by Ar gas for generating the second particle beam, and the reactive gas Br 2 does not contribute to the discharge plasma. This is because there are no neutral active reactive species that cause undercuts. The etching amount in this example was approximately 0.1 microns per minute.
[0024]
[Example 2 ]
If reference example, in Example 1 showed the example using the particle beam where obtained by a discharge plasma of the gas as the second particle beam, in this embodiment using electrons as the second particle beam The result of is described.
[0025]
When using electrons as the second particle beam, as shown in FIG. 5, a device in which a thermionic emission filament 30 is attached to the plasma chamber 13 is used.
The filament 30 emits electrons due to the current applied from the current source 31, but by using the bias power source 32 to bias the circuit composed of the current source 31 and the filament 30 negatively with respect to the substrate potential, A beam consisting of electrons as a second particle beam was obtained.
[0026]
In this manner, Br 2 as the first reactive gas was introduced from the introduction port 17 to a pressure of 0.9 × 10 −4 torr as in the case of the reference example . When a beam made of electrons as the second particle beam was incident on the sample for 40 minutes, the obtained processed shape had vertical sidewalls similar to the processed shape shown in FIG. 2 as shown in the reference example .
[0027]
In the above-described embodiments, the case where the processed sample is an InP crystal has been described. However, the method according to the present invention can be applied to a compound semiconductor material such as GaAs, a simple semiconductor material such as Si, and an insulating material such as SiO 2. The applicability is clear from the principle.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, by using the method according to the present invention, neutral active reactive species that cause isotropic etching such as undercut and spontaneous chemical reactivity with the substrate material when etching is performed. Since generation can be completely suppressed, etching rich in anisotropy becomes possible.
Since this anisotropy is caused by the second particle beam, it is possible to obtain a machining shape having an arbitrary angle as well as machining perpendicular to the substrate surface by setting the angle formed by the particle beam and the substrate. it can.
Furthermore, in the present invention, since the etching of the substrate material proceeds only after the irradiation with the second particle beam, the operability of the processed shape is extremely excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram of a cross-sectional observation result of a processed shape of an InP crystal obtained by a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional observation result of a processed shape when an InP crystal is etched by a conventional method.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in Example 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample 10 Sample chamber 11 Vacuum exhaust system 12 Sample stage 13 Plasma chamber 14 Gas inlet 15 Microwave generation source 16 Drawer grid 17 Gas inlet 18 Flow controller 19 Flow controller 20 SiO 2 film 21 InP crystal 21a, 21b Side wall 30 Thermionic filament 31 Power source 32 Bias power source

Claims (1)

基板材料と化学的に反応し反応生成物を形成する特性を有する反応性ガスである第1のガスを、それ自身と基板材料とは自発的に化学反応を生起しない状態で、且つプラズマ室を介して基板表面近傍に輸送供給するとともに、前記第1のガスとは異なる第2のガスより生成される原子ビームまたは分子ビームを基板表面に入射せしめて、前記第1のガスと基板材料とを化学的に反応せしめるドライエッチング方法において、前記第1のガスが臭素からなり、且つ前記第1のガスを前記プラズマ室に輸送供給する方法として、前記第2のガス供給経路と同じ経路を用い、混合された第1のガスと第2のガスとのそれぞれの供給量を制御することにより、前記第2のガスのみが放電プラズマに寄与するが前記第1のガスは放電プラズマには寄与しないようにせしめ、前記基板に入射せしめる原子ビーム又は分子ビームを第2のガスのみからなる状態とすることを特徴とするドライエッチング方法。  The first gas, which is a reactive gas having a characteristic of chemically reacting with the substrate material to form a reaction product, is in a state where it does not spontaneously cause a chemical reaction and the plasma chamber Through the substrate surface, an atomic beam or a molecular beam generated from a second gas different from the first gas is incident on the substrate surface, and the first gas and the substrate material are brought into contact with each other. In the dry etching method in which chemical reaction is performed, the first gas is made of bromine, and as a method of transporting and supplying the first gas to the plasma chamber, the same path as the second gas supply path is used. By controlling the supply amounts of the mixed first gas and second gas, only the second gas contributes to the discharge plasma, but the first gas contributes to the discharge plasma. Strangely allowed, dry etching method, characterized by a state of an atomic beam or a molecular beam allowed to incident consists of only the second gas to the substrate.
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