JP5964182B2 - Processing method by cluster - Google Patents
Processing method by cluster Download PDFInfo
- Publication number
- JP5964182B2 JP5964182B2 JP2012189770A JP2012189770A JP5964182B2 JP 5964182 B2 JP5964182 B2 JP 5964182B2 JP 2012189770 A JP2012189770 A JP 2012189770A JP 2012189770 A JP2012189770 A JP 2012189770A JP 5964182 B2 JP5964182 B2 JP 5964182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- volume
- gas
- reactive
- mixing ratio
- inert gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 100
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 49
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 47
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N trifluorochlorine Chemical compound FCl(F)F JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 18
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- 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
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00523—Etching material
- B81C1/00531—Dry etching
-
- 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
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0128—Processes for removing material
- B81C2201/013—Etching
- B81C2201/0132—Dry etching, i.e. plasma etching, barrel etching, reactive ion etching [RIE], sputter etching or ion milling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明は、反応性ガスから生成した反応性クラスタにより試料表面のエッチングやクリーニングなどを行う加工方法に関する技術である。 The present invention relates to a technique relating to a processing method for performing etching or cleaning of a sample surface by a reactive cluster generated from a reactive gas.
本出願人らは、試料のエッチングやクリーニングを行うに当たり、クラスタイオンを用いた場合の課題を解決する方法として、中性の反応性クラスタを用いる方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。 The present applicants have proposed a method using neutral reactive clusters as a method for solving the problems in the case of using cluster ions in etching and cleaning of a sample (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献１に記載された従来の技術は、反応性ガスと、前記反応性ガスと不活性であってそれよりも低沸点の添加ガスとを用いて中性の反応性クラスタを生成することにより、反応性クラスタが試料に衝突し、試料表面と反応することにより、試料表面を異方性加工することができ、イオン化していない電気的中性のクラスタであるため、試料への電気的な損傷を与えない利点を有する。
しかしながら、この加工方法は、例えばエッチングレートなどの加工性能が低いという課題がある。
The conventional technique described in
However, this processing method has a problem that processing performance such as an etching rate is low.
一般的に、クラスタの加工性能を高くするには、クラスタ生成前の反応性ガスの濃度を高めたり、供給圧力を高めたりすることが考えられるが、沸点の高い反応性ガスの場合、ノズルまでの供給路内で液化分離してノズルでの断熱膨張によるクラスタの生成が妨げられるので、このような方法には限界があった。
また、大面積を処理する場合、複数本のノズルを用いることが考えられるが、ノズルの本数を増やせば、その分だけガス供給量が多くなる。そうすると、真空処理室内の真空状態を維持するために多量のガスを排気しなければならないが、排気能力の制約から限界があるし、ノズル１本当たりの加工能力が低下することにもなる。このように、加工の目的によっては、少ないガス供給量で所望の加工性能を確保することが求められる場合もある。
Generally, in order to increase the processing performance of the cluster, it is possible to increase the concentration of the reactive gas before cluster generation or increase the supply pressure. Such a method has a limit because the formation of clusters due to adiabatic expansion at the nozzle is prevented by liquefaction and separation in the supply path.
Further, when processing a large area, it is conceivable to use a plurality of nozzles. However, if the number of nozzles is increased, the amount of gas supply increases accordingly. Then, a large amount of gas must be exhausted in order to maintain the vacuum state in the vacuum processing chamber. However, there is a limit due to the limitation of the exhaust capability, and the processing capability per nozzle is also reduced. As described above, depending on the purpose of processing, it may be required to secure desired processing performance with a small gas supply amount.
本発明は、中性のクラスタによる異方性エッチングにおいて、特許文献１に記載の従来例では、中性のクラスタによる試料の加工性能が低いという課題を解決しようとするものであり、少ない流量で優れた加工性能を発揮し得る試料の加工方法を提供することを目的としている。
The present invention intends to solve the problem that the processing performance of a sample due to a neutral cluster is low in the conventional example described in
請求項１に係る本発明のクラスタによる加工方法は、三フッ化塩素からなる反応性ガスと、アルゴンからなる第一の不活性ガスと、キセノンからなる第二の不活性ガスとの３種の混合ガスを、ノズルから断熱膨張させながら真空処理室内に噴出させて生成した反応性クラスタにより試料表面を加工する方法であって、前記ノズル入口における前記混合ガスは、圧力を０．４ＭＰａ（abs）（絶対圧基準）以上とし、前記反応性ガスの混合割合を３容積％以上１０容積％以下とし、前記第一の不活性ガスの混合割合を４０容積％以上９４容積％以下とし、前記第二の不活性ガスの混合割合を３容積％以上５０容積％以下としたものである。 The processing method using the cluster according to the first aspect of the present invention includes three types of a reactive gas composed of chlorine trifluoride, a first inert gas composed of argon, and a second inert gas composed of xenon. A method of processing a sample surface by a reactive cluster generated by ejecting a mixed gas from a nozzle while adiabatically expanding into a vacuum processing chamber, wherein the mixed gas at the nozzle inlet has a pressure of 0.4 MPa (abs) (Absolute pressure standard) or more, the mixing ratio of the reactive gas is 3 volume% or more and 10 volume% or less, the mixing ratio of the first inert gas is 40 volume% or more and 94 volume% or less, and the second The mixing ratio of the inert gas is 3 vol% or more and 50 vol% or less.
請求項２に係る本発明のクラスタによる加工方法は、請求項１に係る本発明の構成に加え、前記ノズル入口における前記混合ガスについて、圧力を０．６ＭＰａ（abs）以上とし、前記反応性ガスの混合割合を５容積％以上７容積％以下とし、前記第一の不活性ガスの混合割合を４３容積％以上８９容積％以下とし、前記第二の不活性ガスの混合割合を６容積％以上５０容積％以下としたものである。
In addition to the structure of the present invention according to
請求項１に係る本発明のクラスタによる加工方法は、ノズル入口における混合ガスの圧力及び反応性ガスの濃度を一定範囲とし、かつ、不活性ガスとしてアルゴンとキセノンの２種を用いるようにしたから、少ない流量で優れた加工性能を発揮させることができるのである。 In the processing method using the cluster according to the first aspect of the present invention, the pressure of the mixed gas and the concentration of the reactive gas at the nozzle inlet are in a certain range, and two kinds of argon and xenon are used as the inert gas. Therefore, excellent processing performance can be exhibited with a small flow rate.
請求項２に係る本発明のクラスタによる加工方法は、請求項１に係る本発明の効果に加え、特に深さ方向での加工性能に優れているため、微細加工など、高いアスペクト比が要求される用途に極めて有用である。
In addition to the effect of the present invention according to
以下、本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るクラスタによる加工方法を図１の概略説明図を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
A processing method using clusters according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic explanatory diagram of FIG.
図１において、１は混合ガス供給路、２はノズル、３は真空処理室、４は試料である。
混合ガス供給路１に、ガスシリンダー１１が、減圧機能を有する圧力調整弁１２、流量計１３及び圧力計１４を介して接続されている。
In FIG. 1, 1 is a mixed gas supply path, 2 is a nozzle, 3 is a vacuum processing chamber, and 4 is a sample.
A
ガスシリンダー１１としては、反応性ガスと、第一の不活性ガスと、第二の不活性ガスとを予め定めた割合で混合した混合ガス１５を所定の圧力で容器に収納して供給する場合や、反応性ガスと、第一の不活性ガスと、第二の不活性ガスとを別個の容器に収容して、予め定めた混合比率となるよう調整しながら混合ガス１５を供給する場合がある。
反応性ガスは三フッ化塩素である。この三フッ化塩素は珪素との反応性が高いので、試料表面４１が珪素単結晶である場合に特に有効である。
そして、反応性クラスタを生成するためには、所定の圧力が必要であるが、上記反応性ガスは沸点が高く、圧力を高くすると凝縮（液化）してノズルでの断熱膨張ができないため、反応性ガスのみから反応性クラスタを生成するための必要な圧力を得ることができなかったのである。
As the
The reactive gas is chlorine trifluoride. Since this chlorine trifluoride has high reactivity with silicon, it is particularly effective when the
In order to generate a reactive cluster, a predetermined pressure is required. However, the reactive gas has a high boiling point, and if the pressure is increased, it is condensed (liquefied) and cannot be adiabatically expanded at the nozzle. The pressure required to generate reactive clusters from only the reactive gas could not be obtained.
そこで、反応性ガスに対して、不活性ガスを添加して混合することにより、上記反応性ガスの分圧を低下させ、反応性ガスの液化を防止しながら、反応性クラスタを生成するのに充分な一次圧力を得ることができるようにするのである。
本発明では、不活性ガスとして、アルゴンからなる第一の不活性ガスと、キセノンからなる第二の不活性ガスを用いる。
これらの第一の不活性ガス、第二の不活性ガスは、いずれも、ガスシリンダー１１内及び混合ガス供給路１内で、反応性ガスと不活性なものである。従って、これらの第一の不活性ガス、第二の不活性ガスは、ガスシリンダー１１内や混合ガス供給路１内で反応性ガスと反応せず、反応性クラスタの安定的な生成が可能であり、試料表面４１の加工を阻害しない。
Therefore, by adding an inert gas to the reactive gas and mixing it, the partial pressure of the reactive gas is reduced and the reactive gas is prevented from being liquefied while generating a reactive cluster. A sufficient primary pressure can be obtained.
In the present invention, as the inert gas, a first inert gas composed of argon and a second inert gas composed of xenon are used.
These first inert gas and second inert gas are both inactive with the reactive gas in the
ここで、加工処理は、反応性クラスタと試料表面との反応によるものであるから、加工処理の実質的な主体は反応性クラスタであって、不活性ガスは、上述のごとく、反応性ガスの分圧を低下させ、反応性ガスの液化を防止しながら、反応性クラスタを生成するのに充分な一次圧力を得るためのものに過ぎないとの理解に立てば、不活性ガスについて重要なのはその分圧のみであって、如何なる不活性ガスを用いるべきかは重要でないはずである。
しかし、本発明者の実験的検証によれば、アルゴンからなる第一の不活性ガスとともにキセノンからなる第二の不活性ガスを併用することにより、加工性能が向上することが分かったのである（後述する実施例も参照）。
Here, since the processing is due to the reaction between the reactive cluster and the sample surface, the substantial main body of the processing is the reactive cluster, and the inert gas is the reactive gas as described above. What is important about an inert gas is that it can only be used to reduce the partial pressure and prevent liquefaction of the reactive gas while still obtaining sufficient primary pressure to produce reactive clusters. It should only be partial pressure, and what inert gas should be used should not be important.
However, according to the inventor's experimental verification, it was found that the processing performance is improved by using a second inert gas composed of xenon together with a first inert gas composed of argon ( (See also Examples below).
本発明では、混合ガス１５中の反応性ガスの混合割合を３容積％以上１０容積％以下とし、混合ガス１５中の第一の不活性ガスの混合割合を４０容積％以上９４容積％以下とし、混合ガス１５中の第二の不活性ガスの混合割合を３容積％以上５０容積％以下としている。
反応性ガスの混合割合が３容積％未満では、反応性ガスと試料との反応が不十分となり、１０容積％を超えると、反応性ガスの液化が生じるおそれがある。好ましくは、５容積％以上７容積％以下である。
第一の不活性ガスの混合割合が４０容積％未満では、相対的に反応性ガス及び第二の不活性ガスの各混合割合が多くなり、また、９４容積％を超えると、相対的に反応性ガス及び第二の不活性ガスの各混合割合が少なくなるので、いずれの場合も反応性ガス及び第二の不活性ガスの各混合割合を所定の範囲内に設定することが困難となる。好ましくは、４３容積％以上８９容積％以下である。
第二の不活性ガスの混合割合が３容積％未満では、第二の不活性ガスを添加した効果が十分に得られず、反応性ガスと試料との反応が不十分となり、５０容積％を超えると、キセノンが比較的高価であるため、コスト高となり、実用性が損なわれる。好ましくは、６容積％以上５０容積％以下であり、この範囲では、特に深さ方向での加工性能に優れたものとなる。
In the present invention, the mixing ratio of the reactive gas in the mixed
When the mixing ratio of the reactive gas is less than 3% by volume, the reaction between the reactive gas and the sample is insufficient, and when it exceeds 10% by volume, the reactive gas may be liquefied. Preferably, they are 5 volume% or more and 7 volume% or less.
When the mixing ratio of the first inert gas is less than 40% by volume, the mixing ratio of the reactive gas and the second inert gas is relatively increased. When the mixing ratio exceeds 94% by volume, the reaction is relatively performed. Since the mixing ratio of the reactive gas and the second inert gas is reduced, it is difficult to set the mixing ratio of the reactive gas and the second inert gas within a predetermined range in any case. Preferably, they are 43 to 89 volume%.
When the mixing ratio of the second inert gas is less than 3% by volume, the effect of adding the second inert gas cannot be sufficiently obtained, and the reaction between the reactive gas and the sample becomes insufficient, and 50% by volume is reduced. If it exceeds, xenon is relatively expensive, resulting in high cost and impairing practicality. Preferably, the content is 6% by volume or more and 50% by volume or less, and in this range, the processing performance is particularly excellent in the depth direction.
本発明では、また、一定の加工性能を確保するために、混合ガス１５のノズル入口２１での圧力を０．４ＭＰａ（abs）以上としている。０．４ＭＰａ（abs）未満では、反応性クラスタの生成が困難となる。好ましくは、０．６ＭＰａ（abs）以上であり、さらに好ましくは０．８ＭＰａ（abs）以上である。混合ガス１５のノズル入口２１での圧力の上限としては、特に限定されないが、装置への過大な負荷や反応性ガスの液化を防止する観点から、例えば、１ＭＰａ（abs）以下とするのが好ましい。
In the present invention, the pressure of the mixed
次に、上記混合ガス１５をノズル２から断熱膨張させながら真空処理室３内に噴出する点について説明する。
まず、真空処理室３には、開閉弁３１、ターボ分子ポンプ３２及びドライポンプ３３を介設した排気路３５を接続しており、ターボ分子ポンプ３２及びドライポンプ３３により真空処理室３内を約１０Ｐａ（abs）の二次圧力としている。排気路３５には、さらに除害部３４が接続しており、排気ガスを無害化して放出するようにしている。
真空処理室３内の圧力は、圧力計３６によって測定される。
Next, the point that the
First, the
The pressure in the
ノズル２は、ノズル入口２１での一次圧力、例えば０．６８ＭＰａ（abs）と真空処理室３内の二次圧力、例えば１０Ｐａ（abs）との差圧で、混合ガス１５の断熱膨張により反応性クラスタ３７を生成できる開口とするのである。
そして、本発明は、反応性クラスタ３７の加工性能を高くするために、反応性ガスと、第一の不活性ガスと、第二の不活性ガスとの３種の混合ガス１５を、ノズル出口２２から断熱膨張させながら真空処理室３内に噴出させて、中性の反応性クラスタ３７を生成するのである。
The
In the present invention, in order to improve the processing performance of the
このようにして生成した中性の反応性クラスタ３７を真空処理室３内の試料表面４１に噴射して試料表面４１を高速で異方性加工するのである。
なお、４２は試料４を所定位置に固定する試料台である。
The neutral
ここで、下記の実施例により、不活性ガスとして、アルゴンからなる第一の不活性ガスとキセノンからなる第二の不活性ガスを併用した場合に、加工性能が向上することを確認した。
なお、下記実施例において、エッチングレート（重量基準）は、電子天秤「ＥＲ−１８２Ａ」（Ａ＆Ｄ社製）を用いて、１分間の加工処理前後における試料の重量を測定して、その差として算出した。また、エッチングレート（深さ基準）は、１分間の加工処理において最も深くエッチングされた部分の深さを表したものであり、６０μｍ未満の場合には接触式段差計「ＤｅｋＴａｋ３」（Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて測定し、６０μｍ以上の場合には走査型電子顕微鏡「ＪＳＭ−７５０５ＦＳ」（ＪＥＯＬ社製）を用いて測定した。
また、混合ガスの流量（ｓｃｃｍ）は、流量計１３で測定された質量流量の値を、混合ガス中の各ガスの容積割合及び分子量から容積流量に換算して得た値であり、１分間当たりの混合ガスの容積流量である。
Here, according to the following examples, it was confirmed that the processing performance was improved when the first inert gas composed of argon and the second inert gas composed of xenon were used in combination as the inert gas.
In the following examples, the etching rate (weight basis) is calculated as the difference between the weights of samples before and after processing for 1 minute using an electronic balance “ER-182A” (manufactured by A & D). did. Further, the etching rate (depth reference) represents the depth of the deepest etched portion in the processing for 1 minute. When the etching rate is less than 60 μm, the contact-type step meter “DekTak3” (manufactured by Veeco) ) And in the case of 60 μm or more, it was measured using a scanning electron microscope “JSM-7505FS” (manufactured by JEOL).
Further, the flow rate (sccm) of the mixed gas is a value obtained by converting the mass flow rate value measured by the
（実施例）
真空処理室３内で、反応性クラスタ３７で加工される試料表面４１を珪素単結晶とし、混合ガス１５を三フッ化塩素（ＣｌＦ3）からなる反応性ガスと、アルゴン（Ａｒ）からなる第一の不活性ガスと、キセノン（Ｘｅ）からなる第二の不活性ガスとの３種の混合ガスとした。
(Example)
In the
混合ガス供給路１における混合ガス１５の供給圧力（一次圧力）を圧力調整弁１２で制御するとともに、真空処理室３内の圧力をターボ分子ポンプ３１及びドライポンプ３２により約１０Ｐａ（abs）の真空とした。
ノズル出口２２と試料表面４１との距離を１３ｍｍとし、反応性クラスタ３７を試料表面４１に照射する時間を１ｍｉｎとした。
上記操作を、ノズル入口２１での混合ガス１５の一次圧力、混合ガス１５の混合割合を、様々に変えて実施した。
The supply pressure (primary pressure) of the
The distance between the
The above operation was performed by changing the primary pressure of the
すなわち、ノズル入口２１での混合ガス１５の一次圧力を０．４０ＭＰａ（abs）、０．６０ＭＰａ（abs）、０．８０ＭＰａ（abs）又は０．９５ＭＰａ（abs）とした。また、混合ガス１５の混合割合は、三フッ化塩素を６容積％とし、キセノンを０容積％、３容積％、６容積％、５０容積％又は９４容積％とし、残部をアルゴンとした（３者合計で１００容積％）。
That is, the primary pressure of the
混合ガスの組成が同じでノズル入口２１での混合ガス１５の圧力のみ代える場合には、まず、ガスシリンダー１１内に所定の組成で混合ガスを調製し、ガスシリンダー１１内の混合ガスの圧力を、最高実験圧力（０．９５ＭＰａ（abs））よりも高くしておき、圧力調整弁１２によって減圧することにより所定の圧力（０．４０ＭＰａ（abs）、０．６０ＭＰａ（abs）、０．８０ＭＰａ（abs）又は０．９５ＭＰａ（abs））に調整するようにした。
また、異なる組成の混合ガスについて実験を行う際には、別途、組成の異なる混合ガスをガスシリンダー１１内に調製して実験を行った。
なお、キセノンが０容積％の場合はアルゴンが９４容積％であり、キセノンが９４容積％の場合はアルゴンが０容積％であって、いずれも不活性ガスを１種のみ用いるものであるから、これらは本発明の対象ではない。
When the composition of the mixed gas is the same and only the pressure of the
When conducting experiments on mixed gases having different compositions, separately, mixed gases having different compositions were prepared in the
Note that when xenon is 0% by volume, argon is 94% by volume, and when xenon is 94% by volume, argon is 0% by volume, both of which use only one kind of inert gas. These are not the subject of the present invention.
図２に、横軸にキセノンの混合割合、縦軸に試料表面４１のエッチングレート（重量基準：ｍｇ／ｍｉｎ）を表したグラフを示す。
図３に、横軸にキセノンの混合割合、縦軸に試料表面４１のエッチングレート（深さ基準：μｍ／ｍｉｎ）を表したグラフを示す。
図４に、横軸に混合ガスの流量、縦軸に試料表面４１のエッチングレート（深さ基準：μｍ／ｍｉｎ）を表したグラフを示す。
図５に、横軸に混合ガスの流量、縦軸に試料表面４１のエッチングレート（重量基準：ｍｇ／ｍｉｎ）を表したグラフを示す。
FIG. 2 is a graph showing the mixing ratio of xenon on the horizontal axis and the etching rate (weight basis: mg / min) of the
FIG. 3 is a graph in which the horizontal axis represents the mixing ratio of xenon and the vertical axis represents the etching rate of the sample surface 41 (depth reference: μm / min).
FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents the flow rate of the mixed gas, and the vertical axis represents the etching rate of the sample surface 41 ( depth reference: μm / min).
FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the flow rate of the mixed gas and the vertical axis represents the etching rate of the sample surface 41 ( weight basis: mg / min).
図２及び図３によれば、キセノンを添加することにより、加工性能が向上することが分かる。ノズル入口２１での混合ガスの圧力が高い方が、加工性能が高くなる傾向が見られる。
2 and 3, it can be seen that the processing performance is improved by adding xenon. There is a tendency that the higher the mixed gas pressure at the
また、図４及び図５によれば、キセノンの添加により、図２及び図３に示す如き優れた加工性能を、少ない流量で発揮させることができることが分かる。
少ない流量で優れた加工性能が得られるということは、反応効率（投入された反応性ガスのうち、試料の加工に寄与する割合）が高いものであることを示している。
そして、ノズル一本当たりの混合ガスの流量が少なくてすむので、真空処理室３内を真空状態に維持するための排気能力上の制約が軽減され、ノズル本数を増やして混合ガスの流量を増やすことができ、大面積加工などの更なる用途への応用を可能とするものであると言える。
Moreover, according to FIG.4 and FIG.5, by adding xenon, it turns out that the outstanding processing performance as shown in FIG.2 and FIG.3 can be exhibited with a small flow volume.
The fact that excellent processing performance can be obtained with a small flow rate indicates that the reaction efficiency (the ratio of the input reactive gas that contributes to the processing of the sample) is high.
Further, since the flow rate of the mixed gas per nozzle can be reduced, the restriction on the exhaust capability for maintaining the
図２〜図５に示す結果についてより詳細に検討すると、圧力が０．６ＭＰａ（abs）以上であってキセノンの混合割合が６〜５０容積％の場合では、特に、深さ基準での加工性能が優れていることが分かり、高いアスペクト比が要求される用途に極めて有用であるといえる。 When the results shown in FIGS. 2 to 5 are examined in more detail, when the pressure is 0.6 MPa (abs) or more and the mixing ratio of xenon is 6 to 50% by volume, the processing performance on the basis of depth is particularly preferable. It can be said that it is extremely useful for applications requiring a high aspect ratio.
圧力（ノズル入口における混合ガスの圧力）が０．６ＭＰａ（abs）以上であってキセノンの混合割合が６〜５０容積％の場合における深さ方向での優れた効果をより明確化するため、図３に示すグラフの基礎とした具体的数値データについて、下表に示す。 In order to further clarify the excellent effect in the depth direction when the pressure (pressure of the mixed gas at the nozzle inlet) is 0.6 MPa (abs) or more and the mixing ratio of xenon is 6 to 50% by volume, FIG. Specific numerical data based on the graph shown in FIG.
上記表１に示すとおり、０．６ＭＰａ（abs）以上の各圧力下において、キセノンの混合割合が０容積％の場合と、キセノンの混合割合が６容積％もしくは５０容積％の場合とを対比すると、キセノン混合割合６〜５０容積％において、エッチングレート（深さ基準）が大幅に向上していることが分かる。この効果は０．８ＭＰａ（abs）以上で特に顕著であることも分かった。 As shown in Table 1, when the mixing ratio of xenon is 0% by volume and the mixing ratio of xenon is 6% by volume or 50% by volume under each pressure of 0.6 MPa (abs) or more, It can be seen that the etching rate (depth reference) is greatly improved at a xenon mixing ratio of 6 to 50% by volume. It was also found that this effect is particularly remarkable at 0.8 MPa (abs) or more.
ところで、キセノン混合割合が３容積％の場合は、深さ基準での加工性能が格別高いわけではないが、この点は必ずしも加工方法として劣っていることを意味するものではなく、広い範囲で浅く加工を行いたい場合など、むしろ好ましい場合もある。すなわち、本発明の加工方法は、アルゴンとキセノンの２種の不活性ガスを用いることによって反応性クラスタの加工性能が変化することを見出した点に技術的価値があると見ることもできるのである。 By the way, when the mixing ratio of xenon is 3% by volume, the processing performance on the depth basis is not particularly high, but this does not necessarily mean that the processing method is inferior, and is shallow in a wide range. In some cases, such as when processing is desired. That is, the processing method of the present invention can be regarded as technically valuable in that it has been found that the processing performance of the reactive cluster is changed by using two kinds of inert gases, argon and xenon. .
キセノンを９４容積％添加した場合には、重量基準でのエッチングレートは高いが、キセノンが高価であるため、実用上有利とはいえない。また、深さ基準でのエッチングレートについてみれば、アルゴンとキセノンとを併用した本発明の加工方法よりも性能が低いことが分かる。 When 94% by volume of xenon is added, the etching rate based on weight is high, but it is not practically advantageous because xenon is expensive. Moreover, when it sees about the etching rate on a depth reference | standard, it turns out that performance is lower than the processing method of this invention which used argon and xenon together.
なお、本発明において、三フッ化塩素からなる反応性ガスの混合割合は、液化を起こすことなく一定の加工性能を得る観点から調整されるものである。そして、三フッ化塩素からなる反応性ガスの混合割合が６容積％である上記実施例の結果と、三フッ化塩素の沸点や試料との反応性から、経験上、３容積％以上１０容積％以下の混合割合でも、液化を起こすことなく一定の加工性能を確保しつつ、アルゴンとキセノンの併用による加工性能向上の効果が得られることが推察される。 In the present invention, the mixing ratio of the reactive gas composed of chlorine trifluoride is adjusted from the viewpoint of obtaining a certain processing performance without causing liquefaction. From experience, the mixing ratio of the reactive gas composed of chlorine trifluoride is 6% by volume, the boiling point of chlorine trifluoride, and the reactivity with the sample. It is presumed that the effect of improving the processing performance by the combined use of argon and xenon can be obtained even when the mixing ratio is not more than%, while ensuring a certain processing performance without causing liquefaction.
１ 混合ガス供給路
２ ノズル
３ 真空処理室
４ 試料
１５ 混合ガス
２１ ノズル入口
２２ ノズル出口
３７ 反応性クラスタ
４１ 試料表面
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズル入口における前記混合ガスは、圧力を０．４ＭＰａ（abs）以上とし、前記反応性ガスの混合割合を３容積％以上１０容積％以下とし、前記第一の不活性ガスの混合割合を４０容積％以上９４容積％以下とし、前記第二の不活性ガスの混合割合を３容積％以上５０容積％以下としたことを特徴とするクラスタによる加工方法。 Three kinds of mixed gases of a reactive gas composed of chlorine trifluoride, a first inert gas composed of argon, and a second inert gas composed of xenon are adiabatically expanded from the nozzle into the vacuum processing chamber. A method of processing a sample surface with reactive clusters generated by jetting,
The mixed gas at the nozzle inlet has a pressure of 0.4 MPa (abs) or more, a mixing ratio of the reactive gas of 3% by volume to 10% by volume, and a mixing ratio of the first inert gas of 40%. A processing method using a cluster, wherein the volume ratio is not less than 94% by volume and the mixing ratio of the second inert gas is not less than 3% by volume and not more than 50% by volume.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012189770A JP5964182B2 (en) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | Processing method by cluster |
| US13/778,555 US20140061031A1 (en) | 2012-08-30 | 2013-02-27 | Processing method utilizing cluster |
| KR1020130021010A KR102036195B1 (en) | 2012-08-30 | 2013-02-27 | Processing method utilizing cluster |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012189770A JP5964182B2 (en) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | Processing method by cluster |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014049530A JP2014049530A (en) | 2014-03-17 |
| JP5964182B2 true JP5964182B2 (en) | 2016-08-03 |
Family
ID=50185910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012189770A Active JP5964182B2 (en) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | Processing method by cluster |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140061031A1 (en) |
| JP (1) | JP5964182B2 (en) |
| KR (1) | KR102036195B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5490563B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-05-14 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate cleaning method and substrate cleaning apparatus |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2639158B2 (en) * | 1989-08-02 | 1997-08-06 | 日本電気株式会社 | Etching method and etching apparatus |
| US5286331A (en) * | 1991-11-01 | 1994-02-15 | International Business Machines Corporation | Supersonic molecular beam etching of surfaces |
| CN102124544B (en) * | 2008-08-18 | 2013-11-13 | 岩谷产业株式会社 | Cluster jet processing method, semiconductor element, microelectromechanical element, and optical component |
| JP2012061585A (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Tokyo Electron Ltd | Vacuum processing apparatus, vacuum processing method and micro-machining apparatus |
| JP2013012546A (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Toshiba Corp | Manufacturing method of nonvolatile storage device |
-
2012
- 2012-08-30 JP JP2012189770A patent/JP5964182B2/en active Active
-
2013
- 2013-02-27 KR KR1020130021010A patent/KR102036195B1/en active IP Right Grant
- 2013-02-27 US US13/778,555 patent/US20140061031A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140030027A (en) | 2014-03-11 |
| KR102036195B1 (en) | 2019-10-24 |
| JP2014049530A (en) | 2014-03-17 |
| US20140061031A1 (en) | 2014-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI588240B (en) | Fluorocarbon molecules for high aspect ratio oxide etch | |
| JP2011124239A (en) | Dry etching gas and dry etching method using the same | |
| CN107924837A (en) | Dry etching method | |
| TWI361102B (en) | Process for treating exhaust gas and treating apparatus of exhaust gas | |
| KR102208866B1 (en) | Storage and sub-atmospheric delivery of dopant compositions for carbon ion implantation | |
| JP6788177B2 (en) | Dry etching method, dry etching agent and semiconductor device manufacturing method | |
| CN107112232A (en) | Plasma-etching method | |
| CA2411174A1 (en) | A process and apparatus for plasma activated deposition in a vacuum | |
| EP2469582A3 (en) | Substrate processing method | |
| TW201733901A (en) | Boron-containing dopant compositions, systems and methods of use thereof for improving ion beam current and performance during boron ion implantation | |
| WO2008118738A3 (en) | Apparatus and methods of forming a gas cluster ion beam using a low-pressure source | |
| EP1096547A3 (en) | Method and apparatus for plasma etching | |
| JP2009503905A (en) | Method for removing surface deposits and passivating internal surfaces inside chemical vapor deposition (CVD) chambers | |
| JP5964182B2 (en) | Processing method by cluster | |
| KR20140016884A (en) | Method for treating metal film and treatment device | |
| US20050279382A1 (en) | Method for cleaning a process chamber | |
| CN104124148B (en) | Silicon chip etching method | |
| CN101590477B (en) | Method for reducing Al corrosion in Al pad etching technology and corresponding Al pad etching method | |
| JP2013046001A (en) | Processing method by cluster | |
| CN107112233A (en) | Plasma-etching method | |
| Tanarro et al. | Large effects of small pressure changes in the kinetics of low pressure glow discharges | |
| CN105720002B (en) | Inclined hole lithographic method | |
| KR102388963B1 (en) | Plasma etching method | |
| Wang et al. | Numerical simulation of liquid-solid two-phase flow field in discharge gap of high-speed small hole EDM drilling | |
| Limcharoen et al. | A polymer-rich re-deposition technique for non-volatile etching by-products in reactive ion etching systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150316 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151208 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160607 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160629 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5964182 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |