JPH03259515A - Dry etching method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、反応性イオンビームエツチング装置を用いた
半導体試料の極低損傷加工方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for processing a semiconductor sample with extremely low damage using a reactive ion beam etching apparatus.
従来、半導体試料を加工する技術のひとつとして第1図
に示す様な反応性イオンビームエツチング装置を用いた
方法がある (ジャーナル・オフ・バキューム・サイエ
ンス・アンド・テクノロジー(J、Vac、Sci、T
ech)vol 、A4(1986)p、6771照)
、この方法は同図に示されるようにプラズマ室1と試料
加工室2を別個に形成し、画室間の境界面にイオン引き
出し用電極3a、3bを設けてエツチングガスをプラズ
マ室1内て放電し、プラズマ中の正イオン4を引き出し
用電極3a。Conventionally, one of the techniques for processing semiconductor samples is a method using a reactive ion beam etching device as shown in Figure 1 (Journal of Vacuum Science and Technology (J, Vac, Sci, T.
ech) vol, A4 (1986) p, 6771)
In this method, as shown in the figure, a plasma chamber 1 and a sample processing chamber 2 are formed separately, ion extraction electrodes 3a and 3b are provided at the interface between the chambers, and etching gas is discharged into the plasma chamber 1. and an electrode 3a for extracting positive ions 4 in the plasma.
3bにより引き出し・加速し、これを試料加工室2中の
半導体試料5に照射し、同時に中性ラジカル6も引き出
し用電極3a、3bに設けである開口部7から漏洩せし
めて試料5に照射して正イオン4と中性ラジカル6の両
件用でエツチングを行う方法である。3b, and irradiates the semiconductor sample 5 in the sample processing chamber 2 with the neutral radicals 6. At the same time, the neutral radicals 6 are also leaked from the openings 7 provided in the extraction electrodes 3a and 3b, and the sample 5 is irradiated with the neutral radicals 6. In this method, etching is performed using both positive ions 4 and neutral radicals 6.
通常、試料電位VSと加工室側のイオン引き出し電極3
bの電位V2は共に零電位に保ち、プラズマ電位制御用
電極8に印加する電位VEと、プラズマ室1側のイオン
引き出し用電極3aに印加する電位VlをV5に対して
共に正の電位に保つことにより、プラズマ室1中に形成
されているプラズマ中の正イオン4を引き出し用電極3
a。Normally, the sample potential VS and the ion extraction electrode 3 on the processing chamber side
The potential V2 of b is kept at zero potential, and the potential VE applied to the plasma potential control electrode 8 and the potential Vl applied to the ion extraction electrode 3a on the plasma chamber 1 side are both kept at a positive potential with respect to V5. By doing so, the positive ions 4 in the plasma formed in the plasma chamber 1 are extracted from the electrode 3.
a.
3b間で加速して試料5に到達せしめている。この方法
では、速いエツチング速度が得られること、高アスペク
ト比のエツチング形状が得られること、エツチングの方
向性の制御が容易に行なえること、などの利点があるが
、本質的なエツチング機構がイオンによるスパッタであ
るため、イオン衝撃による損傷が試料深くまで形成され
るという欠点がある。3b to reach sample 5. This method has the advantages of being able to obtain a fast etching rate, obtaining an etched shape with a high aspect ratio, and being able to easily control the etching directionality, but the essential etching mechanism is ion etching. Since the method uses sputtering, there is a drawback that damage caused by ion bombardment is formed deep into the sample.
一方、無損傷のエツチング方法として、従来からラジカ
ルエツチング方法がある。この方法は、−例を挙げると
、第1図の反応性イオンビームエツチング装置において
、試料5を回転させて試料表面からプラズマが見えない
配置にし、試料表面にラジカルのみが到達することによ
り行うエツチング法である。この方法は、本質的なエツ
チング機構が化学エツチングのみであるため、無損傷で
あるという利点があるが、試料表面に炭素・酸素等の不
純物が存在する場合、試料温度が約200℃以上でなけ
れば、殆どエツチングが起こらないという欠点があった
。On the other hand, as a damage-free etching method, there has been a radical etching method. For example, in the reactive ion beam etching apparatus shown in FIG. 1, the sample 5 is rotated so that the plasma is not visible from the sample surface, and etching is performed by allowing only radicals to reach the sample surface. It is the law. This method has the advantage of no damage because the essential etching mechanism is only chemical etching, but if impurities such as carbon and oxygen are present on the sample surface, the sample temperature must be approximately 200°C or higher. However, there was a drawback that almost no etching occurred.
本発明の目的は、従来の反応性イオンビームエツチング
装置を用いて、極低損傷かつ低温でのエツチング方法を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ultralow-damage, low-temperature etching method using conventional reactive ion beam etching equipment.
本発明のドライエツチング方法は、エツチングガス中で
放電を起してプラズマを生威し、このプラズマ4に発生
した電子と中性ラジカルをプラズマ中から取り出して被
加工試料に照射する構成になっている。The dry etching method of the present invention has a structure in which plasma is generated by generating electric discharge in an etching gas, and electrons and neutral radicals generated in the plasma 4 are extracted from the plasma and irradiated onto a workpiece. There is.
本発明においては、第1図に示す従来の反応性イオンビ
ームエツチング装置を用いて、プラズマ電位制御用電極
8の電位VEとプラズマ室側のイオン引き出し電極3a
の電位V、とを試料電位Vsに対してVE 、V+
< <Vsとなるように保ち、プラズマ室1内の反応性
ガスのプラズマの電位を試料電位Vsに対して負にせし
めることにより、プラズマ中で生成された正イオン4の
試料5への飛来を阻止できるため、正イオンによる物理
的スパッタを伴なわず、極低損傷あるいは無損傷のエツ
チングとなる。また、同プラズマ中で生成された電子9
及び中性ラジカル6は試料5に到達可能であるため、電
子照射により、ラジカル6によるエツチングが促進され
、低温ではラジカル6のみては困難である試料のエツチ
ングが容易となる。In the present invention, using the conventional reactive ion beam etching apparatus shown in FIG. 1, the potential VE of the plasma potential control electrode 8 and the ion extraction electrode 3a on the plasma chamber side
potential V, and VE, V+ with respect to the sample potential Vs.
<<Vs, and by making the potential of the plasma of the reactive gas in the plasma chamber 1 negative with respect to the sample potential Vs, the positive ions 4 generated in the plasma are prevented from flying to the sample 5. Since this can be prevented, physical sputtering by positive ions is not involved, resulting in etching with minimal or no damage. In addition, the electrons generated in the same plasma
Since the neutral radicals 6 can reach the sample 5, etching by the radicals 6 is promoted by electron irradiation, and the etching of the sample, which is difficult with the radicals 6 alone at low temperatures, becomes easier.
次に第1図を参照して本発明の実施例について説明する
。第1図は本発明を実施するに当り、使用した反応性イ
オンビームエツチング装置である。まず、プラズマ電位
制御電極8、イオン引き出し電極3a、3b、半導体試
料5の各電位v、、v、、v2.v5を、それぞれV、
=、V。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a reactive ion beam etching apparatus used in carrying out the present invention. First, each potential v, , v, , v2 . v5, respectively V,
=,V.
〈〈09V2=Vs=○となる様に保ち、C1□ガスを
満したプラズマ室1内で放電する。この場合、プラズマ
室1内に形成されたプラズマ中の正イオン4は、イオン
引き出し電極3a、3bの間に形成される電位差V1に
より阻止され、試料5には到達できない。この場合、試
料加工室2中では、第2図に示す様に、ラジカルと考え
られる発光種10がすじ状に拡がっている様子が観察さ
れ、また、試料5の位置では、電子と考えられる負電流
の不均一かみられる。しがし、この不均一は試料5の自
転により解消され、電子9とラジカル6のみによる均一
な無損傷がっ100℃以下の低温エツチングが可能とな
る。〈〈09V2=Vs=○ is maintained, and discharge is performed in the plasma chamber 1 filled with C1□ gas. In this case, the positive ions 4 in the plasma formed in the plasma chamber 1 are blocked by the potential difference V1 formed between the ion extraction electrodes 3a and 3b, and cannot reach the sample 5. In this case, in the sample processing chamber 2, as shown in FIG. Non-uniformity of current can be seen. However, this non-uniformity is eliminated by the rotation of the sample 5, and it becomes possible to perform uniform, damage-free etching at a temperature of 100° C. or less using only the electrons 9 and radicals 6.
以上説明したとおり、本発明によれば、従来の反応性イ
オンビームエツチング装置をそのまま用い、単にそれぞ
れの電極に所定の電圧を印加することにより、無損傷か
つ低温でのエツチングを行うことができるようになる。As explained above, according to the present invention, it is possible to perform damage-free and low-temperature etching by simply applying a predetermined voltage to each electrode using a conventional reactive ion beam etching device. become.
従って、同一装置内で半導体試料にイオンビームによる
高速・異方性エツチングを行い、続いて、電子照射とラ
ジカルのみによる無損傷エツチングにより、イオンビー
ムエツチングで誘起された損傷層の除去あるいは表面汚
染物のクリーニングが可能となる。Therefore, in the same device, a semiconductor sample is subjected to high-speed, anisotropic etching using an ion beam, and then damage-free etching using only electron irradiation and radicals is performed to remove the damaged layer induced by ion beam etching or remove surface contaminants. cleaning becomes possible.
さらに本発明によれば、プラズマ電位制御t′!Ii8
や、プラズマ室側のイオン引き出し電極3aのイオンか
つ/または電子衝撃により生じた電極材料元素のイオン
のうち、低運動エネルギーの正イオンは試料に到達し得
ないので、これらの電極材料元素による試料の汚染も低
減することが出来る。Furthermore, according to the present invention, plasma potential control t'! Ii8
Also, among the ions of the ion extraction electrode 3a on the plasma chamber side and/or the ions of the electrode material elements generated by electron bombardment, positive ions with low kinetic energy cannot reach the sample. pollution can also be reduced.
第1図は公知の反応性イオンビームエツチング装置を用
いた従来のエツチング方法及び本発明によるエツチング
方法の説明図、第2図は、本発明によるエツチング方法
の実施例の説明図である。
1・・・プラズマ室、2・・・試料加工室、3a、3b
・・・イオン引き出し電極、4・・・正イオン、5・・
・試料、6・・・中性ラジカル、7・・・イオン引き出
し電極開口部、8・・・プラズマ電位制御電極、9・・
・電子、10・・・発光種。FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional etching method using a known reactive ion beam etching apparatus and an etching method according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the etching method according to the present invention. 1... Plasma chamber, 2... Sample processing room, 3a, 3b
...Ion extraction electrode, 4...Positive ion, 5...
- Sample, 6... Neutral radical, 7... Ion extraction electrode opening, 8... Plasma potential control electrode, 9...
・Electron, 10... Luminescent species.
Claims (1)
中性ラジカルをプラズマ中から取り出して被加工試料に
照射することを特徴とするドライエッチング方法。A dry etching method characterized by generating plasma, extracting electrons and neutral radicals generated in the plasma from the plasma, and irradiating the sample to be processed.
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