JPH04127528A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JPH04127528A JPH04127528A JP24713790A JP24713790A JPH04127528A JP H04127528 A JPH04127528 A JP H04127528A JP 24713790 A JP24713790 A JP 24713790A JP 24713790 A JP24713790 A JP 24713790A JP H04127528 A JPH04127528 A JP H04127528A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は半導体素子の製造方法に係り、所望のパターン
を基板上に形成するエツチング方法に関する。
を基板上に形成するエツチング方法に関する。
【従来の技術１
シリコンに代表される半導体素子の製造工程において、
エツチング工程は基板上にパターンを形成するために不
可欠な工程である。現在、エツチング工程には反応ガス
の励起プラズマを用いたドライエツチング法が広く用い
られている。ドライエツチング法の概要は例えば「半導
体プラズマプ方法は高周波の印加により反応ガスをプラ
ズマ化し、基板とのラジカル反応によってエツチングを
行うものであり、高いスループットで基板を加工するこ
とが可能である。 一部、近年エッチング工程において反応ガス。 あるいは基板の励起に高周波を用いずに、光、特にシン
クロトロン放射光に代表される紫外線から軟Ｘ線領域の
波長の光を用いる検討がなされ始めている。 軟Ｘ線励起反応によるエツチングの詳細は例えば、ジャ
ーナル オブ バキューム サイエンスいる。本方法に
よるエツチングは放射光の軟Ｘ線成分によって反応ガス
や基板構成元素の内殻準位の励起を行い、従来のプラズ
マによる励起とは異なったイオンやラジカル種を生成さ
せてエツチングを行うことを特徴とする。この結果、従
来のプラズマによるエツチングと比べて９選択比の大き
なエツチングが可能となる。 【発明が解決しようとする課題１ 上記の軟Ｘ線励起反応を用いたエツチングによれば２選
択比の大きなエツチングが可能となる。 しかし軟Ｘ線は物質に対する吸収係数が小さくイオン種
やラジカルの生成量が極めて少ないため。 従来のプラズマによるエツチングと比べて高いスループ
ットを得ることが困難であるという問題点があった。 【課題を解決するための手段】 上記の軟Ｘ線励起反応によるエツチング方法の問題点を
解決するために９本発明においては基板を冷却し反応ガ
スならびに反応ガスの化学種を物理吸着させると共に、
軟Ｘ線から紫外線領域の光照射を行うことを特徴とする
。この結果、エツチングに寄与するイオンやラジカル種
の表面近傍での濃度が増大し、エツチング速度の向上が
可能となる。 （作用］ 基板表面への反応ガスの吸着量は、ラングミュアの吸着
式により与えられる。ラングミュアの吸着式の詳細は例
えば「フィジカル ケミストリオブ サーフェスイーズ
Ｊ（Ａ、Ｗ、アダムラングミュアの吸着式は次式で現わ
される。 θ＝ｂＰ／１＋ｂＰ θ ：反応ガスの基板表面上の被覆率 ｂ 二 ｋ２／に１ に工：吸着係数＝ １／ｆｏｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）ｋ２
：脱離係数＝ Ｎｏｆｆｏ／ （２πＭＲＴ）” ２Ｑ
吸着熱、Ｒ気体定数２Ｍ反応ガスの分子量Ｎ０ アボガ
ドロ数 σ。反応ガス１分子の吸着サイト・サイズτ。反応ガス
１分子の表面停留時間 第１図に、（１）式より求めた温度ならびに圧力と反応
ガスの被覆率との関係を示す。第１図において被覆率が
ほぼ一定となった状態は飽和吸着と呼ばれ、この状態で
反応ガスならびに反応ガスの化学種の表面吸着を効率的
に行うことが可能となる。また基板冷却を行うことによ
り、飽和吸着を起こす反応ガス圧力を低減することが可
能となる。したがって基板冷却を行い、低い圧力で反応
ガスを飽和、吸着させることにより、軟Ｘ線の反応ガス
中での減衰を低減し、高いスループットでエツチングを
行うことが可能となる。 （実施例］ 実施例１ 実施例１では、第２図によりＳｉ基板表面の自然酸化膜
除去を行った例を説明する。 第２図において１は強度が０．ＩＷ／ｃｍ”のシンクロ
トロン放射光による軟Ｘ！Ｉから紫外線の光（軟Ｘ線レ
ーザ光でも良い）、２は軟Ｘ線から紫外線に対して透過
能を有する真空隔壁、３は真空チャンバ、４は真空ポン
プ、５，６，７．８は真空バルブ、９．１０は反応ガス
ボンベ、１１はノズル、１２はコイル、１３はＳＦ、ガ
ス、１４は試料冷却ステージ、１５は液体窒素、１６は
ヒータ、１７は自然酸化膜で覆われたＳｉ基板。 １８は試料表面に飽和吸着したＳＦＧガスである。 始めにバルブ５，６．７を閉じた後、バルブ８を開けて
真空ポンプ４によりチャンバ３を１．３ＸＩＯ””Ｐａ
以下の圧力に排気した。次に試料ステージ１４に液体窒
素１５を還流させると共にヒータ１６で加熱を行って試
料ステージ１４の温度を調節し、試料１７の表面温度を
１５０にの低温に保持した。次に、バルブ５を開けてＳ
Ｆ、ガスを１．３Ｐａ導入し、試料１７表面にＳＦＧガ
ス１８を飽和吸着させると共に、バルブ６を開けて放射
光１を１分間照射させた。この結果、照射部分のみにお
いて自然酸化膜が選択的に除去され。 清浄なＳｉ表面を形成することが可能であった。 一方、試料冷却を行わない場合は反応のスループットが
著しく低いため、同一の照射時間でのＳｉ自然酸化膜の
除去は不可能であった。 ナオ、バルブ７を間欠的に開閉すると共に、コイル１２
に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波（マイクロ波で
も良い）を印加しノズル（水素化物、塩化物、酸化物、
水素、酸素、窒素、アルゴンならびにこれらの混合物で
も良い）１１よりＳＦ、ガスの化学種の噴流を発生させ
ることによって、チャンバ３の圧力を１．３Ｘ１０−４
Ｐａ以下に保持したまま同様なＳｉ自然酸化膜の除去を
行うことが可能であった。 実施例２ 実施例２では、第２図（ａ）、（ｂ）、第３図ニヨリＳ
ｉ熱酸化膜の選択的なエツチングを行った例を説明する
。 第２図（ａ）で試料１７には厚さが１１００ｎのＳｉ熱
酸化膜で覆われたＳｉ基板を用いた。また、試料１７上
にＸ線マスクを介して試料１７上始めに、バルブ５，６
．７を閉じた後、バルブ８を開けて真空ポンプ４により
チャンバ３を１．３Ｘ１０−″Ｐａ以下の圧力に排気し
た。次に。 試料ステージ１４に液体窒素１５を導入すると共にヒー
タ１６で加熱を行って試料ステージ１４の温度を調節し
、試料１７の表面温度を１５０にの低温に保持した。次
に、バルブ５を開けてＳＦ。 ガスを１．３Ｐａ導入し、試料１７表面にＳＦ。 ガス１８を飽和吸着させると共に、バルブ６を開けて放
射光１を３０分間照射させた。 この結果、第３図（ｂ）に示すようにｘｇマスク２１を
介して照射された個所のみでＳｉ熱酸化膜１９が選択的
にエツチングされ、Ｓｉ基板２゜上にＳｉｎ、のパター
ン２２を形成することが可能であった。 （発明の効果） 本発明によれば、放射光励起反応による選択性の大きい
半導体表面のエツチングを、高いスループットで行うこ
とが可能となる。
エツチング工程は基板上にパターンを形成するために不
可欠な工程である。現在、エツチング工程には反応ガス
の励起プラズマを用いたドライエツチング法が広く用い
られている。ドライエツチング法の概要は例えば「半導
体プラズマプ方法は高周波の印加により反応ガスをプラ
ズマ化し、基板とのラジカル反応によってエツチングを
行うものであり、高いスループットで基板を加工するこ
とが可能である。 一部、近年エッチング工程において反応ガス。 あるいは基板の励起に高周波を用いずに、光、特にシン
クロトロン放射光に代表される紫外線から軟Ｘ線領域の
波長の光を用いる検討がなされ始めている。 軟Ｘ線励起反応によるエツチングの詳細は例えば、ジャ
ーナル オブ バキューム サイエンスいる。本方法に
よるエツチングは放射光の軟Ｘ線成分によって反応ガス
や基板構成元素の内殻準位の励起を行い、従来のプラズ
マによる励起とは異なったイオンやラジカル種を生成さ
せてエツチングを行うことを特徴とする。この結果、従
来のプラズマによるエツチングと比べて９選択比の大き
なエツチングが可能となる。 【発明が解決しようとする課題１ 上記の軟Ｘ線励起反応を用いたエツチングによれば２選
択比の大きなエツチングが可能となる。 しかし軟Ｘ線は物質に対する吸収係数が小さくイオン種
やラジカルの生成量が極めて少ないため。 従来のプラズマによるエツチングと比べて高いスループ
ットを得ることが困難であるという問題点があった。 【課題を解決するための手段】 上記の軟Ｘ線励起反応によるエツチング方法の問題点を
解決するために９本発明においては基板を冷却し反応ガ
スならびに反応ガスの化学種を物理吸着させると共に、
軟Ｘ線から紫外線領域の光照射を行うことを特徴とする
。この結果、エツチングに寄与するイオンやラジカル種
の表面近傍での濃度が増大し、エツチング速度の向上が
可能となる。 （作用］ 基板表面への反応ガスの吸着量は、ラングミュアの吸着
式により与えられる。ラングミュアの吸着式の詳細は例
えば「フィジカル ケミストリオブ サーフェスイーズ
Ｊ（Ａ、Ｗ、アダムラングミュアの吸着式は次式で現わ
される。 θ＝ｂＰ／１＋ｂＰ θ ：反応ガスの基板表面上の被覆率 ｂ 二 ｋ２／に１ に工：吸着係数＝ １／ｆｏｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）ｋ２
：脱離係数＝ Ｎｏｆｆｏ／ （２πＭＲＴ）” ２Ｑ
吸着熱、Ｒ気体定数２Ｍ反応ガスの分子量Ｎ０ アボガ
ドロ数 σ。反応ガス１分子の吸着サイト・サイズτ。反応ガス
１分子の表面停留時間 第１図に、（１）式より求めた温度ならびに圧力と反応
ガスの被覆率との関係を示す。第１図において被覆率が
ほぼ一定となった状態は飽和吸着と呼ばれ、この状態で
反応ガスならびに反応ガスの化学種の表面吸着を効率的
に行うことが可能となる。また基板冷却を行うことによ
り、飽和吸着を起こす反応ガス圧力を低減することが可
能となる。したがって基板冷却を行い、低い圧力で反応
ガスを飽和、吸着させることにより、軟Ｘ線の反応ガス
中での減衰を低減し、高いスループットでエツチングを
行うことが可能となる。 （実施例］ 実施例１ 実施例１では、第２図によりＳｉ基板表面の自然酸化膜
除去を行った例を説明する。 第２図において１は強度が０．ＩＷ／ｃｍ”のシンクロ
トロン放射光による軟Ｘ！Ｉから紫外線の光（軟Ｘ線レ
ーザ光でも良い）、２は軟Ｘ線から紫外線に対して透過
能を有する真空隔壁、３は真空チャンバ、４は真空ポン
プ、５，６，７．８は真空バルブ、９．１０は反応ガス
ボンベ、１１はノズル、１２はコイル、１３はＳＦ、ガ
ス、１４は試料冷却ステージ、１５は液体窒素、１６は
ヒータ、１７は自然酸化膜で覆われたＳｉ基板。 １８は試料表面に飽和吸着したＳＦＧガスである。 始めにバルブ５，６．７を閉じた後、バルブ８を開けて
真空ポンプ４によりチャンバ３を１．３ＸＩＯ””Ｐａ
以下の圧力に排気した。次に試料ステージ１４に液体窒
素１５を還流させると共にヒータ１６で加熱を行って試
料ステージ１４の温度を調節し、試料１７の表面温度を
１５０にの低温に保持した。次に、バルブ５を開けてＳ
Ｆ、ガスを１．３Ｐａ導入し、試料１７表面にＳＦＧガ
ス１８を飽和吸着させると共に、バルブ６を開けて放射
光１を１分間照射させた。この結果、照射部分のみにお
いて自然酸化膜が選択的に除去され。 清浄なＳｉ表面を形成することが可能であった。 一方、試料冷却を行わない場合は反応のスループットが
著しく低いため、同一の照射時間でのＳｉ自然酸化膜の
除去は不可能であった。 ナオ、バルブ７を間欠的に開閉すると共に、コイル１２
に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波（マイクロ波で
も良い）を印加しノズル（水素化物、塩化物、酸化物、
水素、酸素、窒素、アルゴンならびにこれらの混合物で
も良い）１１よりＳＦ、ガスの化学種の噴流を発生させ
ることによって、チャンバ３の圧力を１．３Ｘ１０−４
Ｐａ以下に保持したまま同様なＳｉ自然酸化膜の除去を
行うことが可能であった。 実施例２ 実施例２では、第２図（ａ）、（ｂ）、第３図ニヨリＳ
ｉ熱酸化膜の選択的なエツチングを行った例を説明する
。 第２図（ａ）で試料１７には厚さが１１００ｎのＳｉ熱
酸化膜で覆われたＳｉ基板を用いた。また、試料１７上
にＸ線マスクを介して試料１７上始めに、バルブ５，６
．７を閉じた後、バルブ８を開けて真空ポンプ４により
チャンバ３を１．３Ｘ１０−″Ｐａ以下の圧力に排気し
た。次に。 試料ステージ１４に液体窒素１５を導入すると共にヒー
タ１６で加熱を行って試料ステージ１４の温度を調節し
、試料１７の表面温度を１５０にの低温に保持した。次
に、バルブ５を開けてＳＦ。 ガスを１．３Ｐａ導入し、試料１７表面にＳＦ。 ガス１８を飽和吸着させると共に、バルブ６を開けて放
射光１を３０分間照射させた。 この結果、第３図（ｂ）に示すようにｘｇマスク２１を
介して照射された個所のみでＳｉ熱酸化膜１９が選択的
にエツチングされ、Ｓｉ基板２゜上にＳｉｎ、のパター
ン２２を形成することが可能であった。 （発明の効果） 本発明によれば、放射光励起反応による選択性の大きい
半導体表面のエツチングを、高いスループットで行うこ
とが可能となる。
第１図はラングミュアの吸着式による基板表面上の反応
ガスの飽和吸着の概念図、第２図は本発明によるエツチ
ング方法の概念図、第３図（ａ）。 （ｂ）は本発明によるＳｉ熱酸化膜の選択エツチングの
概念図である。 符号の説明 １ニシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線の光
、２：真空隔壁、３：真空チャンバ。 ４：真空ポンプ、５，６，７，８：真空バルブ。 ９．１０：反応ガスボンベ、１１：ノズル。 １２：コイル、１３：ＳＦ、ガス。 １４：試料冷却ステージ、１５：液体窒素。 １６：ヒータ、１７：試料基板 １８：試料表面に飽和吸着したＳＦ、ガス。 １９：Ｓｉ熱酸化膜。 ２０ ： Ｓｉ基板。 ２１：Ｘ線マスク。 ２２ ： ＳｉＯ□パターン 屑叉ｙ”スｒ汐 （Ｊ玉え草７立）
ガスの飽和吸着の概念図、第２図は本発明によるエツチ
ング方法の概念図、第３図（ａ）。 （ｂ）は本発明によるＳｉ熱酸化膜の選択エツチングの
概念図である。 符号の説明 １ニシンクロトロン放射光による軟Ｘ線から紫外線の光
、２：真空隔壁、３：真空チャンバ。 ４：真空ポンプ、５，６，７，８：真空バルブ。 ９．１０：反応ガスボンベ、１１：ノズル。 １２：コイル、１３：ＳＦ、ガス。 １４：試料冷却ステージ、１５：液体窒素。 １６：ヒータ、１７：試料基板 １８：試料表面に飽和吸着したＳＦ、ガス。 １９：Ｓｉ熱酸化膜。 ２０ ： Ｓｉ基板。 ２１：Ｘ線マスク。 ２２ ： ＳｉＯ□パターン 屑叉ｙ”スｒ汐 （Ｊ玉え草７立）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板材料に反応ガス雰囲気中で光照射を行い基板の
エッチングを行う光励起エッチングにおいて、基板を冷
却し反応ガスならびに反応ガスの化学種の表面への吸着
を促進することにより、エッチング速度の増大を行うこ
とを特徴とするエッチング方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のエッチング方法にお
いて、反応ガスならびに反応ガスの化学種の圧力、およ
び基板温度が、基板表面上に飽和吸着量以上の反応ガス
ならびに反応ガスの化学種の吸着を与える圧力および温
度であることを特徴とするエッチング方法。３、特許請
求の範囲第１項あるいは第２項に記載のエッチング方法
において、反応ガスの化学種を高周波放電あるいはマイ
クロ波放電もしくは光照射により生成すると共に、生成
した化学種を分別し、特定の化学種のみを表面に吸着さ
せることを特徴とするエッチング方法。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、基板の所定の
部分のみに光照射を行うことによって、エッチングによ
り所望のパターンを形成することを特徴とするエッチン
グ方法。 ５、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、基板の所定の
部分を異種材料で被覆した後に光照射を行うことによっ
て、該被覆部以外の部分でエッチングを行い、エッチン
グにより所望のパターンを形成することを特徴とするエ
ッチング方法。 ６、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、基板が半導体
ウェハ、ならびにウェハ上に形成された絶縁膜ならびに
導電膜であることを特徴とするエッチング方法。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、反応ガスにフ
ッ化物、水素化物、塩化物、酸化物、水素、酸素、窒素
、アルゴンならびにこれらの混合物および化学種を用い
ることを特徴とするエッチング方法。 ８、特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、照射に用いる
光が軟Ｘ線から紫外線であることを特徴とするエッチン
グ方法。 ９、特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１
つの項に記載のエッチング方法において、照射に用いる
光をシンクロトロン放射光ならびに軟Ｘ線レーザ光とす
ることを特徴とするエッチング方法。 １０、特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか
１つの項に記載のエッチング方法を可能とするエッチン
グ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24713790A JPH04127528A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24713790A JPH04127528A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127528A true JPH04127528A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17158986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24713790A Pending JPH04127528A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04127528A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5401359A (en) * | 1990-07-27 | 1995-03-28 | Sony Corporation | Dry etching method |
| WO1997019204A1 (fr) * | 1995-11-07 | 1997-05-29 | Seiko Epson Corporation | Procede et appareil de traitement de surface |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24713790A patent/JPH04127528A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5401359A (en) * | 1990-07-27 | 1995-03-28 | Sony Corporation | Dry etching method |
| WO1997019204A1 (fr) * | 1995-11-07 | 1997-05-29 | Seiko Epson Corporation | Procede et appareil de traitement de surface |
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