JPH03131024A - 半導体のエッチング方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体のエツチング方法に係り、特に結晶欠
陥が発生しないドライエツチング方法に関する。

［従来の技術］ 近年半導体装置を製作する工程中のエツチングプロセス
において１反応性あるいは非反応性のイオンを半導体表
面に照射してエツチングを行うドライエツチングが行な
われている。

このような方法によれば、半導体表面に金属膜。

酸化膜、又は窒化膜などで所望のパターンを形成してマ
スクとすることで、マスクの形成されていない部分のみ
を高精度、高アスペクト比でエツチングすることができ
る。

従来のドライエツチング、例えば反応性イオンビームエ
ツチング（ＲＩＢＥ）法は第２図に示すＲＩＢＥ装置を
用いて行なわれる。

この第２図に示すＲＩＢＥ装置は、内部にウェハホルダ
１及びウェハが加熱用ヒータ２を有する真空チャンバ８
と、ターボ分子ポンプ１０とロータリーポンプ１１．プ
ラズマ室１３．マイクロ波発振機４．マグネット５．イ
オンビーム引出しグリッド７、及びプラズマ用ガス導入
口６を備えている。

この装置を用いて例えばＧａＡｓウェハのエツチングを
行うには、まず、ＧａＡｓウェア３をウェハ搬入搬出口
１２よりステンレス製真空チャンバ８内に導入し、ウェ
ハ加熱用ヒータ２を備えたウェハホルダ１に固定する。

次にウェハ搬入搬出口１２を閉じた後、ゲートバルブ９
を開け、ターボ分子ポンプ１０及びロータリーポンプ１
１を用いて真空チャンバ８内を例えばＩ　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒにまで真空排気する。

真空排気の後、プラズマ用ガス導入口６より塩素ガスを
導入し、チャンバ８内の塩素圧力を４×１０−’Ｔｏｒ
ｒとする。次にマイクロ波発振機４とマグネット５によ
ってＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ室１３
の内部に塩素のプラズマを形成する。そして、イオンビ
ーム引出しグリッド７に負の電圧を印加することで発生
したプラズマの塩素イオンを半導体ウェハ３に照射し、
エツチングを行なっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のドライエツチング方法では、エツ
チングのときに半導体表面の数原子層以上にわたって結
晶破砕が発生し、この結晶破砕層の下部には領域によっ
て程度の異なる空格子や格子間原子が発生し、半導体装
置としての特性を劣化させるという問題点がある。

本発明は、半導体ウェハ表面に欠陥を導入することのな
いドライエツチングの方法及びその装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は真空容器内に半導体ウェハを設置し。

前記容器に取付けられたプラズマ発生装置で発生させた
プラズマに電界を与えて電子を引出し、前記半導体ウェ
ハの表面に該電子を照射すると共に。

前記半導体ウェハの表面にハロゲン元素及びハロゲン化
合物のうち少なくとも一種類の気体を接触させて前記半
導体ウェハをエツチングすることを特徴とする。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明の一実施例に用いられるエツチング装置
を示す。第１図において従来と同一のものには同一番号
を付し、その説明を省略する。

第１図のエツチング装置は、真空チャンバ８にエツチン
グ用ガスを供給するエツチング用ガス導入口を備えてい
る点で従来のエツチング装置と異なっている。この装置
を用いてのエツチング方法の第１の実施例を以下に説明
する。

ＧａＡｓウェハ３を従来同様真空チャンバ８内に導入し
、ウェハホルダ１に固定した後、真空チャンバ８内をＩ
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで真空排気する。

次にプラズマ用アルゴンガスを導入し、真空チャンバ８
内の圧力が２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒになるようにした
。続いて、マイクロ波発振機４及びマグネット５によっ
てＥＣＲプラズマ室１室内３内ルゴンのプラズマを形成
した。次に電子ビーム引出しグリッド７に＋５００ｖの
電圧を印加して電子を引出し、ウェハ３に電子ビームを
照射する。なお、このときグリッドはイオンの照射を防
止する働きもする。

ＧａＡｓウェハ３に電子ビームを照射しながら。

エツチングガス導入口１４から塩素ガスを導入し。

チャンバ８中の塩素ガスの分圧を２　Ｘ　１０　’′’
Ｔｏｒｒとし、塩素ガス雰囲気中にＧａＡｓウェハ３を
おく。このときＧａＡｓウェハ３の温度は７０℃程度に
しておく。こうしてＧａＡｓウェハ３の表面をエツチン
グすることができる。

エツチングした表面を反射電子線回折（ＲＨＥＥＤ）装
置によって評価したところエツチングによる損傷は極め
て小さいことが分かった。なお。

従来の方法によれば、グリッド７に一２００Ｖを印加し
た場合でもウェハの表面には格子の乱れまたは凹凸が発
生することが確認されている。

また、ＧａＡｓウェハ３の表面にパターン化されたＰＭ
ＭＡ　（ポリメタクリル酸メチル）・等の有機レジスト
、ＳｉＯ□、あるいは金等のパターン化膜を形成してお
けば、これらパターン以外の部分のみエツチングするこ
とができる。

次に第２の実施例を説明する。装置は第１の実施例と同
じものを使用する。

第１の実施例と同じようにＧａＡｓウェハ３をウェハホ
ルダ１に固定し、チャンバ８内を真空にしたあと、プラ
ズマ用ガス導入口６から塩素ガスを導入し、チャンバ８
内の圧力を４８１０　””Ｔｏｒｒとする。マイクロ波
発振機４．マグネット５によってＥＣＲプラズマ室１室
内３内素のプラズマを発生させる。引出しグリッド７に
＋５００ｖの電圧印加して電子を引出し、ＧａＡｓウェ
ハ３に照射する。このときプラズマ用ガス導入口６から
導入した塩素ガスの一部は塩素分子のまま半導体ウェハ
３の表面に到達しており、塩素分子と電子の相互作用に
よってウェハをエツチングすることができた。

また、半導体ウェハ３の温度を室温から２００℃まで変
化させると温度の上昇に伴なってエツチング速度は増加
することが確認された。エツチング速度を増加させても
エツチング表面の損傷は十分小さいことも確認された。

なお１本発明は上記実施例に限定されるものではなく＊
　　Ｓ　ｔ、ＧａＡｇＡｓ、Ｇｅ等にも適用できる。例
えば、Ｓｔウェハを第１の実施例と同様にしてエツチン
グする場合は、プラズマ用ガスにアルゴン、エツチング
用ガスにゼノンダイフロライド（ＸｅＦ２）又は、ＣＣ
ｆ１２Ｆ２．またはＣＦ、を用い、それぞれの分圧を２
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとすればエツチングすることが
できる。このエツチングも半導体ウェハ３の温度を上昇
させることによりエツチング速度を増加させることがで
きる。

また、ＳＬウェハを第２の実施と同様にしてエツチング
することもできる。この場合はプラズマ用ガスとしてＸ
ｅＦ２　、ＣＣｆ１２　Ｆ２　、ＣＦ４等のガスを使用
すればよい。

更にプラズマ発生源としてＥＣＲプラズマ装置を用いた
が他の装置１例えば平行平板型プラズマ装置であっても
よい。

［発明の効果］ 本発明によれば、プラズマ発生装置で発生させたプラズ
マに電界を与えて電子を引出し、半導体ウェハに照射す
ると共にハロゲンに元素及びハロゲン化合物のうち少な
くとも１種類の気体を半導体ウェハ表面に接触させるこ
とで、半導体ウェハ表面に欠陥を導入することなくエツ
チングを施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエツチング装置の一実施例の構成図、
第２図は従来のエツチング装置の構成図である。 １・・・ウェハホルダ、２・・・ウェハ加熱用ヒータ。 ３・・・半導体ウェハ７４・・・マイクロ波発振機、５
・・・マグネット、６・・・プラズマ用ガス導入口、７
・・・イオンビーム引出しグリッド、８・・・チャンバ
、９・・・ゲートバルブ、１０・・・ターボ分子ポンプ
、１１・・・ロータリーポンプ、１２・・・搬入搬出口
、１３・・・ＥＣＲプラズマ室、１４・・・エツチング
用ガス導入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空容器内に半導体ウェハを設置し、前記容器に取
   付けられたプラズマ発生装置で発生させたプラズマに電
   界を与えて電子を引出し、前記半導体ウェハの表面に該
   電子を照射すると共に、前記半導体ウェハの表面にハロ
   ゲン元素及びハロゲン化合物のうち少なくとも一種類の
   気体を接触させて前記半導体ウェハをエッチングするこ
   とを特徴とする半導体のエッチング方法。