JPH01289253A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 エツチング装置に係り、特に光位相共役効果を利用した
光前処理、光エツチング装置に関し。

光によるプロセスのドライ化を実現し、エツチング速度
を上げ、特にエツチング領域の選択性を向上して、素子
の微細化、高信頬化を目的とし。

レーザと、レーザ増幅器及び位相共役鏡を含む増幅・位
相共役反射系とを有し、該レーザより出射するレーザ光
が光学散乱体により反射される散乱光を該増幅・位相共
役反射系に入射し、該増幅・位相共役反射系で増幅され
時間反転して入射経路に出射する位相共役反射光がウェ
ハ上を照射し。

照射部分を選択的にエツチングするように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエツチング装置に係り、特に光位相共役効果を
利用した光前処理、光エツチング装置に関する。

本発明によるレーザ光の位相共役効果を利用した光エツ
チング装置は、半導体プロセスに利用して、光によるド
ライ化を可能とし、エツチング速度及びエツチング領域
の選択性の向上が期待できる。

〔従来の技術〕

半導体プロセスのドライ化が進められているが。

その主なものは放電を利用したものである。

しかしながら、半導体デバイスの信顛性を上げる上から
は、半導体基体損傷等の恐れから放電プロセスよりも、
光プロセスの方が望ましい。

光プロセス用の強力な光源としてはレーザが一番良いが
、レーザ光のコヒーレント性は回折効果により、又その
単色性よりくる高い集光度によりリソグラフィにおける
アラインメントを難しくしている。

このようにレーザ光を半導体プロセスに利用しようとす
ると、コヒーレント性や単色性といったレーザの優れた
特徴が不利にはたらき、プロセスへの整合が良（ない。

そこで、レーザ光の特徴を完全に引き出す方法として光
位相共役効果を利用した方法が考えられる。

これによると、アラインメトなしに強力なレーザ光を小
さな標的に照射することが可能であり。

又、増幅器や伝搬媒質による波面の歪を除去することが
できる。

従って、光位相共役効果は現在レーザ核融合や光通信１
画像処理の分野への応用研究が盛んに行われている１）
。

１）　Ｍ、Ｌ、５ｔｉｔｃｈ　ａｎｄ　Ｍ、Ｂａ５ｓ。

Ｌａ５ｅｒ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ、　Ｖｏｌ、４＋　！１
４　（１９８５）＋（Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ　ｐ
ｈｙｓｉｃｓ　ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）。

半導体プロセスへの応用は、リソグラフィ技術への適用
例２）があるのみで、光プロセスが最も望まれる前処理
、エツチング、成膜、アニール工程への応用は未だ考え
られていない。

２）　Ｍ、Ｄ、Ｌｅｖｅｎｓｏｎ、　Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐ
ｈｙｓ、５４．４３０５（１９８３）。

（ＩＢＭ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は光位相共役効果を前処理及びエツチングに適用
できるようにして、光によるプロセスのドライ化を実現
し８強力なレーザ光を用いてエツチング速度を上げ、特
にエツチング領域の選択性を向上して、素子の微細化、
高信頼化に寄与することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、レーザと、レーザ増幅器及び位相共
役鏡を含む増幅・位相共役反射系とを有し、該レーザよ
り出射するレーザ光が光学散乱体により反射される散乱
光を該増幅・位相共役反射系に入射し、該増幅・位相共
役反射系で増幅され時間反転して入射経路に出射する位
相共役反射光がウェハ上を照射し、照射部分を選択的に
エツチングするように構成されているエツチング装置に
より達成される。

〔作用〕

光位相共役現象は１非線型光学効果によるもので１誘導
プリルアン散乱、四光波混合、三光波混合、フォトンエ
コーといった方法で起こすことができる＋１０ 現象論的には、これは、適当な非線型媒質（位相共役鏡
）に強力なレーザ光を照射した場合に。

完全に共役な（時間反転した）反射波が得られる現象で
ある。

第５図（１１，（２１は位相共役鏡と普通の鏡を説明す
る模式図である。

完全に共役な反射波は入射波と全く同一の経路を辿るた
め、途中の媒質（増幅器やファイバ等の伝搬媒質）によ
る波面の歪が完全に除かれて正確に元の位置に戻る。即
ち、方向だけが逆の完全な復元光が得られることになる
。

この性質を利用して、光伝送線路の信号歪を除去するこ
とができ、又、レーザ核融合の微小燃料体（光学的散乱
体）にアラインメントなしに強力なレーザ光を照射する
ことができる。

本発明は、増幅・位相共役反射系を利用して。

ウェハ上に乱雑に散らばったダストや１回路パターンの
任意の部分等の光学的散乱体に強力なレーザ光を集光し
て、ダストを溶解して飛ばす前処理。

及び回路パターンの任意の部分の選択エツチングを行え
るようにしたものである。

第１図は本発明の原理図である。

図において、■は位相共役鏡、２はレーザ増幅器、３．
４はレンズ、５は普通の鏡、６はウェハである。

レーザの１次散乱光７は、普通の鏡５により図番１〜４
からなる増幅・位相共役反射系に入射される。入射光は
増幅器２により増幅され６位相共役鏡１で反射される。

増幅器２により増幅され時間反転された増幅・位相共役
反射光８は普通の鏡５を経てウェハ６上に照射されてウ
ェハの前処理、又はエツチングが行われる。

第２図（１１〜（３）は増幅・位相共役反射系に入射す
る１次散乱光の例を示す斜視図である。

１次散乱光７として、レーザ９によりウェハ６を一様に
照射したレーザ光からの散乱光（第２図（１１）　、　
回路パターンのマスク１０を透過したレーザ光（第２図
（２））、あるいはマスク透過光をウェハ６に照射した
ときの反射光（第２図（３））等があり。

これらの１次散乱光７は増幅・位相共役反射系に入射さ
れ、増幅・位相共役反射波がウェハに照射さる。

ここで、第２図（２）のハーフミラ−１１は１次散乱光
７を透過して増幅・位相共役反射系に導き、増幅・位相
共役反射波を反射してウェハ６上に照射するためのもの
である。又、第２図（３）の普通の鏡１２はマスク透過
光をウェハ上に照射するための反射鏡である。

レーザ光の波長は、プロセスを熱的に行う場合は赤外光
〜可視光、化学的に行う場合は紫外光を用いる。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例による先部処理装置の斜視図
である。

レーザ光はエツチングガス（Ｃ１４，ＣＦｔ、ＣＣｌ４
等）又はエツチング液（）ＩＦ、　ＨＣＩ、ＨＮＯ３等
の酸性液。

ＫＯＨ等のアルカリ液）に曝されたウェハ上に乱雑に敗
らばったダストを光学散乱体として反射され。

増幅・位相共役反射系に入射され、ここで増幅反射され
て、再びウェハ上のダストに戻る。赤外〜紫外の波長の
レーザで、ウェハ上のダストのみを加熱して熱化学的に
除去できる。又紫外光レーザを用いれば光化学的の除去
も可能である。この際。

レーザ光はウェハ上の光学散乱体のみに自動的に集光さ
れる。

第４図（１）〜（４）は本発明の一実施例による光エツ
チング装置の斜視図である。

第４図（１１はマスク１０を透過したレーザ光をエツチ
ングガス（例えばＳｉに対してはＣＩａ、ＣＦａ、ＣＣ
ｌ４）雰囲気中に置かれたウェハ上で反射させて１次散
乱光７とし、増幅・位相共役反射光８をウェハ上に照射
してマスクパターンをアラインメントなしに選択エツチ
ングするものである。

この場合の光学散乱体は、マスクパターンに従ってウェ
ハ上に照射された領域である。

第４図（２）はマスク透過光をハーフミラ−１１を透過
させて１次散乱光７とし、増幅・位相共役反射光８をハ
ーフミラ−１１で反射させてウェハ上に戻し、マスク透
過光のパターン通りの選択エツチングをするものである
。

第４図（３）は光を反射しない性質の無反射レジスト　
（例えば、　ＰＭＭＡ等）のパターン１３をウェハ上に
形成し、マスクなしでウェハ上に一様照射し、パターン
の空白部からの反射光を１次散乱光７とし。

増幅・位相共役反射光８をウェハ上のパターン空白部に
戻し、この部分をアラインメントなしに選択エツチング
するものである。

第４図（４）はウェハ上に反射率の差による光学散乱パ
ターン１４と非光学散乱パターン１５を形成し。

パターン中の光学散乱パターン１４からの反射光を１次
散乱光７とし、増幅・位相共役反射光８をウェハ上の光
学散乱パターン１４に戻して、光学散乱パターン１４の
みをエツチングするものである。

光学散乱パターンは１反射率が高い鏡面を持っＳｉＯ□
、Ｓｉ、金属のパターン、非光学散乱パターンは。

例えばプロセス上或いは意図的に非鏡面にしたパターン
を利用する。

上記のいずれの型のエツチングも、１次散乱光はレーザ
増幅器で増幅され１位相共役反射鏡で反射され、再びレ
ーザ増幅器で増幅されてウェハ上に戻される。

従っていずれの場合も、基本的にはレーザ光の走査は不
要であり、多くのパターンを同時にエツチングすること
ができる。エツチングする面積は小さいほど効率が良い
。

実施例で用いた器具は以下のようである。

（１）　　レーザ 赤外〜可視：　Ｎｄ：ＹＡＧ、ガラスレーザ。

八ｒ０　　レーザ 紫外　　　：ＫＤＰ　　（燐酸二水素カリウム）やＡＤ
Ｐ　　（燐酸二水素アンモニウム）の結晶によるＮｄ　
：　ＹＡＧＯ高周波上記のレーザは大出力（Ｉ　ＭＷ以
上）が得られるので通常のプロセスに対しては問題がな
い。

（２）共役反射鏡 （ａｌ　　低圧気体 ナトリウム（Ｎａ）蒸気：　〜１０−’　Ｔｏｒｒ（ｂ
ｌ　　高圧気体 メタン（ＣＨ４）　　：　　１５０気圧（Ｃ）　　液体 Ｒｈｏｄａｍｉｎ　６Ｇ＋アセトン等 （ｄ＋　　固体 タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｚ）等多数の非線型媒
質 以上の寸法は１例えば数ｍｍφ×数１０ｃｍである。

（３）　　レーザ増幅器 構造はレーザと全く同じで、四光波混合法では共役鏡自
身に増幅作用がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば。

（１）光によるプロセスのドライ化が可能となり。

（２）強力なレーザ光を用いて前処理効果を向上し２又
はエツチング速度を増加し。

（３）特にエツチング領域の選択性を向上して。

半導体素子の微細化、高信頬化に寄与することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図。 第２図（１）〜（３）は増幅・位相共役反射系に入射す
る１次散乱光の例を示す斜視図。 第３図は本発明の一実施例による先部処理装置の斜視図
。 第４図（１）〜（４）は本発明の一実施例による光エツ
チング装置の斜視図。 第５図（１１，（２）は位相共役鏡と普通の鏡を説明す
る模式図である。 図において。 １は位相共役鏡。 ２はレーザ増幅器。 ３．４はレンズ。 ５．１２は普通の鏡。 ６はウェハ。 ７は１次散乱光。 ８は増幅・位相共役反射光。 ９はレーザ。 １０はマスク。 １１はハーフミラ−１ １３は無反射レジストパターン。 １４は光学散乱パターン。 １５は非光学散乱パターン 屑、　１里　図 第　１　図 １ン′ｙ！、　″ａイ鴫ＬしＣ５のイ斗〉ト貝ＬＥＨコ
実劣七脅・（支）光エヅ、−７−／グ装−の封字地ヱ第
　４　図 実力ヒイクｉ　、７１　Ｌエラ子ング装循のｆ４ＶＬ図
第４　凹 （１）　イ亡才目す（イに４ブＬ （２）誓見ｔｆ）鏡 才菓Ｙ（言え　明　Ｅつ 第５　丙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザと、レーザ増幅器及び位相共役鏡を含む増幅・
   位相共役反射系とを有し、該レーザより出射するレーザ
   光が光学散乱体により反射される散乱光を該増幅・位相
   共役反射系に入射し、該増幅・位相共役反射系で増幅さ
   れ時間反転して入射経路に出射する位相共役反射光がウ
   ェハ上を照射し、照射部分を選択的にエッチングするよ
   うに構成されていることを特徴とするエッチング装置。