JPH04206518A - Photo-etching method - Google Patents

Photo-etching method

Info

Publication number
JPH04206518A
JPH04206518A JP32961890A JP32961890A JPH04206518A JP H04206518 A JPH04206518 A JP H04206518A JP 32961890 A JP32961890 A JP 32961890A JP 32961890 A JP32961890 A JP 32961890A JP H04206518 A JPH04206518 A JP H04206518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
chamber
substrate
etched
wafer
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.)
Granted
Application number
JP32961890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3033186B2 (en
Inventor
Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2329618A priority Critical patent/JP3033186B2/en
Publication of JPH04206518A publication Critical patent/JPH04206518A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3033186B2 publication Critical patent/JP3033186B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive increase in etching speed by a method wherein the excitation and dissociation of reactive gas is conducted by microwave discharge, and a light emission is conducted. CONSTITUTION:Among the various chemical species grown in a quartz tube 12 by microwave discharge, a Cl neutral active species, which has a relatively long life, is led out into an etching chamber 16. This neutral active species is not adsorbed to the inner wall part of the chamber 16 which is heated up by a heater 22, but it is selectively adsorbed to the wafer which is held in a cooled state. At the time, a light is projected on the wafer 19 from a light source 21, and Cl<-> ions are generated on the surface of the polycrystalline Si layer on the wafer 19 by the help of surface excitation effect of the light emission. The Cl<-> ions are intruded into the particles of the polycrystalline Si layer, they reacted with Si, and Clx(x=1 to 4) is grown. The etching of the polycrystalline Si layer makes a progress in a defectless and anisotropic manner by the above-mentioned reaction product.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光エツチング方法に関し、特にそのエツチング
速度の向上および高精度化に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a photoetching method, and particularly to improving the etching speed and precision thereof.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、光エッチングにおける反応性ガスの励起およ
び解離をマイクロ波放電により行い、生成した中性活性
種をエッチング・チャンバへ引き出し、該エッチング・
チャンバ内において予め冷却保持された被エツチング基
体上へ中性活性種を効率良く吸着させると共に光照射を
行うことにより、エツチング速度の大幅な向上を図るも
のである。
The present invention uses microwave discharge to excite and dissociate a reactive gas in photoetching, and draws out the generated neutral active species into an etching chamber.
The etching rate is greatly improved by efficiently adsorbing neutral active species onto a substrate to be etched which has been cooled in advance in a chamber and by irradiating light.

さらに本発明は、マイクロ波放電により生成された中性
活性種を第1のチャンバへ引き出して予め冷却保持され
た被エツチング基体上に吸着させた後、該被エツチング
基体を第2のチャンバに搬送して加熱保持すると共に該
被エツチング基体に光を照射することにより、単原子層
オーダーの精密なエツチングを可能とするものである。
Further, in the present invention, neutral active species generated by microwave discharge are drawn out into a first chamber and adsorbed onto a substrate to be etched which has been cooled in advance, and then the substrate to be etched is transferred to a second chamber. By heating and holding the substrate and irradiating the substrate to be etched with light, precise etching on the order of a single atomic layer can be performed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年のVLS I、ULS I等にみられるように、半
導体デバイスのデザイン・ルールは既にサブミクロンの
レベルにおいて実用化され、ハーフミクロン、さら(こ
はりオーターミクロンのレベルて研究が進められている
。かかる微細加工技術の主導的役割を果たしてきたもの
は、言うまでもなくプラズマ中のイオンの方向性を利用
した反応性イオンエツチング(RIE)である。
As seen in recent VLSI and ULS I, semiconductor device design rules have already been put into practical use at the submicron level, and research is progressing at the half-micron and even auto-micron levels. Needless to say, reactive ion etching (RIE), which utilizes the directionality of ions in plasma, has played a leading role in such microfabrication technology.

しかし、RIEては加速された反応性イオンか基板へ衝
突し、活性種との反応を促進する機構でエツチングか進
行するため、対下地選択性を太きくとることは本質的に
難しい。また、このような運動エネルギーを有する荷電
粒子の衝突により、シリコン基板内における結晶欠陥の
発生、酸化膜内における固定電荷や中性トラップの発生
等の種々の照射損傷か惹起される。さらに、プラズマ中
でマスクが負電荷に帯電することにより、キャパシタ膜
やゲート絶縁膜等の薄い酸化膜か絶縁破壊を起こすこと
もある。
However, in RIE, etching proceeds by a mechanism in which accelerated reactive ions collide with the substrate and promote reaction with active species, so it is essentially difficult to achieve a high selectivity to the substrate. Further, the collision of charged particles having such kinetic energy causes various types of irradiation damage, such as the generation of crystal defects in the silicon substrate and the generation of fixed charges and neutral traps in the oxide film. Furthermore, when the mask is negatively charged in the plasma, dielectric breakdown may occur in thin oxide films such as capacitor films and gate insulating films.

かかる事情から、近年では従来のRIEより低損傷のプ
ロセスを可能とするドライエツチング技術として、マグ
ネトロンRIEやECR放電を利用した有磁場マイクロ
波プラズマ・エツチング等が主流となりつつある。
Under these circumstances, in recent years, magnetron RIE and magnetic field microwave plasma etching using ECR discharge have become mainstream as dry etching techniques that enable processes with less damage than conventional RIE.

また、低損傷化を目指す別のアプローチとして、第37
回応用物理学関係連合講演会(1990年)!li演予
稿集第2分冊459ページ、演題番号28a−ZF−9
に、被エツチング材料層を単原子層オーダーでエツチン
グする技術か報告されている。この技術によれば、まず
第1のチャンバでマイクロ波放電によりエツチングガス
を解離させ、生成した中性活性種をダウンストリーム式
に輸送して予め自発的な化学反応を起こさない程度の低
温まで冷却された被エツチング基体の表面に吸着させる
。次に、この被エツチング基体を第2のチャンバに搬送
し、そこで必要最低限のエネルギーを育するAr”イオ
ンを照射することによりエツチング反応、および反応生
成物の脱離を行わせるものである。この吸着と脱離を1
サイクルとし、これを必要サイクル数だけ繰り返して加
工を行う。この技術によれば、被エツチング基板の受け
るイオン衝撃は従来に比べて大幅に低減される。しかし
ながら、Ar+のような荷電粒子の照射を利用する限り
、完全な無損傷プロセスとはなり得ない。また、1サイ
クルがほぼ無損傷に近い状態で行われたとしても、実用
上はこのサイクルを数十〜数千回繰り返すことか必要と
なるため、この間に損傷が徐々に蓄積されてゆき、工程
によってはこの影響か無視できないレベルまで達するこ
とも懸念される。
In addition, as another approach aiming at reducing damage, the 37th
Regenerative Applied Physics Related Union Lecture (1990)! li presentation proceedings volume 2, page 459, presentation number 28a-ZF-9
Recently, a technique has been reported in which a layer of material to be etched is etched on the order of a single atomic layer. According to this technology, the etching gas is first dissociated by microwave discharge in a first chamber, and the generated neutral active species are transported downstream and cooled to a low temperature that does not cause spontaneous chemical reactions. It is adsorbed onto the etched surface of the substrate to be etched. Next, this substrate to be etched is transferred to a second chamber, where it is irradiated with Ar'' ions that generate the minimum necessary energy, thereby causing an etching reaction and desorption of the reaction products. This adsorption and desorption is 1
Processing is performed by repeating this cycle for the required number of cycles. According to this technique, the ion bombardment applied to the substrate to be etched is significantly reduced compared to the conventional method. However, as long as charged particle irradiation such as Ar+ is used, it cannot be a completely damage-free process. Furthermore, even if one cycle is carried out with almost no damage, in practice it is necessary to repeat this cycle several dozen to several thousand times, so damage gradually accumulates during this time, and the process There are concerns that this effect may reach a level that cannot be ignored in some cases.

さらに、無損傷プロセスを実現する技術として期待され
ているものに、光エッチングがある。これは、化学反応
を起こ丁のに必要な電子衝撃エネルギーか数eV径程度
済むことに着目し、水銀ランプ(5〜6eV)、ArF
エキシマレーザ(6,4eV)、KrFエキシマレーザ
(5eV)等の短波長光源を使用して反応ガスの化学結
合を直接的に切断するものである。従来のRIEのよう
なプラズマ放電が不要であるため、反応系内に荷電粒子
が含まれないことを特色としている。
Furthermore, photo-etching is a technology that is expected to realize a damage-free process. Focusing on the fact that the electron impact energy required to initiate a chemical reaction is only a few eV diameter, we developed a mercury lamp (5 to 6 eV), an ArF
This method uses a short wavelength light source such as an excimer laser (6.4 eV) or a KrF excimer laser (5 eV) to directly cleave chemical bonds in a reactive gas. Since plasma discharge unlike conventional RIE is not required, this method is characterized by the fact that no charged particles are included in the reaction system.

しかしながら、光エッチングの実用化には未だ解決すべ
き問題も多い。そのひとつとして、異方性の確保が挙げ
られ、従来より種々の技術が提案されている。
However, there are still many problems that need to be solved before the practical application of photoetching. One of these is securing anisotropy, and various techniques have been proposed in the past.

たとえば特開昭61−187238号公報には、冷却さ
れた被エツチング基体が設置されたチャンバ内に反応性
ガスを供給してこれを該被エツチング基体の表面に吸着
させ、この基体に光を照射して選択的に光エツチング反
応を進行させる技術が開示されている。この技術では、
光か入射しないパターンの垂直壁面上で反応性ガスが励
起されないことを利用して、異方性加工を実現している
。具体的には、X e F xガスによるSlのドライ
エツチングが例示されている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 187238/1987, a reactive gas is supplied into a chamber in which a cooled substrate to be etched is installed, the reactive gas is adsorbed onto the surface of the substrate to be etched, and the substrate is irradiated with light. A technique for selectively allowing a photoetching reaction to proceed is disclosed. With this technology,
Anisotropic processing is achieved by taking advantage of the fact that reactive gases are not excited on the vertical walls of the pattern where no light is incident. Specifically, dry etching of Sl using X e F x gas is exemplified.

また、本願出願人は先に特開平1−298723号公報
において、同様に被エツチング基体の冷却と光照射の組
合せにより、Cf 2ガスによるDOPO3(dope
d poLysilicon)層のエツチングを行った
例を開示している。この技術では、低温冷却によりラジ
カル反応が抑制されることはもちろんであるか、光が照
射されないパターンの垂直壁においては反応生成物であ
るS icfア (x=1〜4)が脱離できずに一種の
側壁保護膜として寄与することか、高異方性を達成する
上での大きな特色となっている。
In addition, the applicant of the present application previously reported in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-298723 that DOPO3 (dope
An example is disclosed in which a layer of dpoLysilicon was etched. In this technology, not only radical reactions are suppressed by low-temperature cooling, but also the reaction product Sicf (x = 1 to 4) cannot be desorbed on the vertical walls of the pattern where no light is irradiated. It is a major feature in achieving high anisotropy that it contributes as a kind of sidewall protective film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、光エッチングにはいまひとつ、低エツチ
ング速度の克服という大きな課題かある。
However, photoetching still has one major problem: overcoming low etching speed.

これは、プラズマ中の分子の電子衝突解離断面積に比べ
て光子に対する分子の光吸収断面積が1〜2桁も小さい
ことか原因であり、これゆえ光エッチングはRIEに比
へて本質的にエツチング速度では劣るのである。前述の
各公報に記載される技術においても、この問題は解決さ
れていない。しかし、ドライエツチングの分野ではウェ
ハの大口径化に伴って枚葉式ドライエツチング装置か主
流となりつつあり、従来と同等の生産性を維持するため
にはエツチング速度を大幅に向上させることが不可欠で
ある。
This is probably due to the fact that the light absorption cross section of molecules for photons is one to two orders of magnitude smaller than the electron collision dissociation cross section of molecules in plasma, and therefore photoetching is essentially less effective than RIE. It is inferior in etching speed. Even with the techniques described in the above-mentioned publications, this problem has not been solved. However, in the field of dry etching, single-wafer dry etching equipment is becoming mainstream as wafer diameters increase, and it is essential to significantly improve etching speed in order to maintain the same productivity as before. be.

そこで本発明は、光エッチングにおいても実用上十分な
高速性を達成し、さらに単原子層オーダーの高度な制御
も可能とする方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method that achieves a practically sufficient high speed even in photoetching, and also enables advanced control on the order of a single atomic layer.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明にかかる光エツチング方法は、上述の目的を達成
するために提案されるものである。
The photoetching method according to the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object.

すなわち、本発明の第1の発明にかかる光エツチング方
法は、被エツチング基体をエッチング・チャンバ内に冷
却保持し、前記エッチング・チャンバに接続されるプラ
ズマ生成室内でマイクロ波放電により生成されたプラズ
マから中性活性種を該エッチング・チャンバ内へ引き出
して前記被エツチング基体上に吸着させると共に該被エ
ツチング基体に光を照射し、光照射部において選択的に
エツチング反応を進行させることを特徴とするものであ
る。
That is, in the photoetching method according to the first aspect of the present invention, a substrate to be etched is cooled and held in an etching chamber, and a plasma generated by microwave discharge is generated in a plasma generation chamber connected to the etching chamber. The method is characterized in that neutral active species are drawn into the etching chamber and adsorbed onto the substrate to be etched, and the substrate to be etched is irradiated with light to selectively advance an etching reaction in the light irradiation area. It is.

さらに、本発明の第2の発明にかかる光エツチング方法
は、被エツチング基体を第1のチャンバ内に冷却保持し
、前記第1のチャンバに接続されるプラズマ生成室内で
マイクロ波放電により生成されたプラズマから中性活性
種を該第1のチャンバ内へ引き出して前記被エツチング
基体上に吸着させた後、前記被エツチング基体を第2の
チャンバに搬送して加熱保持すると共に該被エツチング
基体に光を照射し、光照射部において選択的にエツチン
グ反応を進行させることを特徴とするものである。
Further, in the photoetching method according to the second aspect of the present invention, the substrate to be etched is cooled and held in a first chamber, and a plasma generated by microwave discharge is generated in a plasma generation chamber connected to the first chamber. After drawing the neutral active species from the plasma into the first chamber and adsorbing them onto the substrate to be etched, the substrate to be etched is transferred to the second chamber where it is heated and held, and light is applied to the substrate to be etched. The method is characterized in that the etching reaction is selectively progressed in the light irradiated area.

〔作用〕 本発明者は、従来の光エッチングにおいて高速性か達成
されない理由のひとつとして、反応ガスの解離、反応生
成物の脱離、および場合によっては被エツチング基体の
表面励起がすべて光エネルギーのみて賄われている点に
着目した。
[Function] The present inventor believes that one of the reasons why high speed is not achieved in conventional photoetching is that the dissociation of the reaction gas, the desorption of the reaction product, and in some cases the surface excitation of the substrate to be etched are all caused by light energy. We focused on the fact that they are being paid for by looking at the situation.

本発明の第1の発明では、まず反応ガスの解離をマイク
ロ波放電により行うことにより、光エネルギーの用途か
らこれを切り離した。反応ガスの解離をマイクロ波放電
により行う技術は、いわゆるハイブリッド型の光エッチ
ングとして従来より知られている。これは、高速性を追
求するためにハイパワーのレーザー光を照射すると、被
エツチング材料の表面温度が上昇してこれが一部除去さ
れたり、レジストの溶撥か惹起されたりする等の悪影響
が現れるので、その対策として提案されたものである。
In the first aspect of the present invention, the reaction gas is first dissociated by microwave discharge, thereby separating it from the use of light energy. A technique in which a reactive gas is dissociated by microwave discharge has been known as so-called hybrid photo-etching. This is because when high-power laser light is irradiated in pursuit of high speed, the surface temperature of the material to be etched rises, causing negative effects such as part of it being removed or the resist being blown away. Therefore, this was proposed as a countermeasure.

したがって、本発明においても当然これらの悪影響は回
避される。また、プラズマ生成室とエッチング・チャン
バとが別室として設けられ、プラズマ生成領域から被エ
ツチング基体が隔絶されていることにより、該被エツチ
ング基体への荷電粒子の入射が起こらず、ある程度の長
寿命を有する中性活性種か被エツチング基体上へ到達す
る。
Therefore, in the present invention, these adverse effects are naturally avoided. Furthermore, since the plasma generation chamber and the etching chamber are provided as separate rooms and the substrate to be etched is isolated from the plasma generation region, charged particles do not enter the substrate to be etched, resulting in a certain degree of long life. The neutral active species having the etching reach the substrate to be etched.

本発明ではさらに、被エツチング基体の冷却保持か行わ
れることにより、別室から到達した中性活性種か効率良
く吸着されると共に、光照射か行われる。これにより、
光照射部において被エツチング基体の表面か励起され、
吸着された中性活性種との反応か促進され、かつ照射光
の加熱効果により反応生成物の脱離か促進される機構で
エツチング反応が高速に進行する。また、被エツチング
基体が冷却されていることにより、その冷却温度におい
て低い蒸気圧を育する反応生成物が生成する系では、こ
れを側壁保護に利用して高異方性を達成することかでき
る。
In the present invention, the substrate to be etched is further cooled and maintained, so that neutral active species arriving from a separate chamber are efficiently adsorbed and light irradiation is performed. This results in
The surface of the substrate to be etched is excited in the light irradiation part,
The etching reaction proceeds at high speed through a mechanism in which the reaction with the adsorbed neutral active species is promoted and the desorption of the reaction product is promoted by the heating effect of the irradiated light. In addition, in systems where the substrate to be etched is cooled and a reaction product is generated that develops a low vapor pressure at the cooling temperature, this can be used to protect the sidewalls and achieve high anisotropy. .

このように、本発明では光エネルギーは被エツチング基
体の表面励起と加熱効果による反応生成物の脱離の促進
に利用されるのみであり、反応ガスの解離には利用され
ていない。したかって、比較的広範囲に光源の波長を選
択できるというメリットが生ずる。しかし、短波長光源
を利用すればそれたけ光の直進性も向上し、異方性加工
を行う上で有利となる。特に蒸気圧の低い反応生成物か
得られる系では、光照射を受けないパターンの側壁部に
これか堆積し、−層良好な異方性加工を行うことが可能
となる。
As described above, in the present invention, the light energy is used only to excite the surface of the substrate to be etched and promote the desorption of reaction products by the heating effect, but not to dissociate the reaction gas. Therefore, there is an advantage that the wavelength of the light source can be selected from a relatively wide range. However, if a short wavelength light source is used, the straightness of the light will be improved accordingly, which will be advantageous in performing anisotropic processing. Particularly in a system in which a reaction product with a low vapor pressure is obtained, it is deposited on the side wall portion of the pattern that is not exposed to light, making it possible to perform good anisotropic processing of the layer.

一方、本発明の第2の発明では、第1の発明における中
性活性種の吸着と光照射とが、さらに別室において行わ
れる。つまり、まずプラズマ生成室において生成された
中性活性種を第1のチャンバへ引き出し、予め冷却保持
された被エツチング基体の表面に効率良く吸着させる。
On the other hand, in the second invention of the present invention, the adsorption of the neutral active species and the light irradiation in the first invention are performed in separate rooms. That is, first, the neutral active species generated in the plasma generation chamber are drawn out to the first chamber, and are efficiently adsorbed onto the surface of the substrate to be etched, which has been cooled in advance.

この段階では、被エツチング基体が冷却されているので
、中性活性種と被エツチング基体の表面か反応を起こさ
ないか、もしくは起こしたとしても反応生成物の脱離は
生じない。次に、この被エツチング基体を第2のチャン
バへ搬送して加熱保持すると共に、光を照射する。この
段階では、すでに反応が進行している場合には被エツチ
ング基体の直接的な加熱と光照射による加熱効果にもと
づき反応生成物の脱離が促進され、反応が進行していな
い場合には光照射による表面励起により反応が促進され
、かつ同様に脱離も促進される。これらの過程は、荷電
粒子の入射を全く伴うことなく被エツチング基体の表面
において単原子層のオーダーで進行する。
At this stage, since the substrate to be etched has been cooled, either no reaction occurs between the neutral active species and the surface of the substrate to be etched, or even if reaction occurs, the reaction product does not come off. Next, this substrate to be etched is transferred to a second chamber, where it is heated and held, and is irradiated with light. At this stage, if the reaction has already progressed, the removal of the reaction product is promoted by direct heating of the substrate to be etched and the heating effect of light irradiation; if the reaction has not progressed, the removal of the reaction product is accelerated by the heating effect of light irradiation. Surface excitation by irradiation accelerates the reaction and likewise promotes desorption. These processes proceed on the order of a monoatomic layer on the surface of the substrate to be etched without any incidence of charged particles.

したがって、第1のチャンバと第2のチャンバとの間を
必要回数だけ往復させれば、極めて制御性に優れた無損
傷プロセスが実現される。
Therefore, by moving back and forth between the first chamber and the second chamber the required number of times, a highly controllable and damage-free process is achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照しな
がら説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1 本実施例は、本発明の第1の発明を適用し、マイクロ波
放電管を使用して中性活性種を生成させた例である。
Example 1 This example is an example in which the first aspect of the present invention was applied and neutral active species were generated using a microwave discharge tube.

まず、本実施例で使用したエツチング装置の概略的な一
構成例を第2図に示す。
First, FIG. 2 shows a schematic configuration example of the etching apparatus used in this example.

この装置において、マイクロ波生成室に相当するものは
マイクロ波放電管(11)である。このマイクロ波放電
管(11)は、発振周波数2,45GH2のマグネトロ
ン発振器(15)からマイクロ波を導波管(14)を通
じて供給することにより石英管(12)を挾持するよう
に対向配置された一対の電極(13)間に電界を形成し
、図中矢印A方向から反応ガスが導入されてなる上記石
英管(12)内においてマイクロ波放電を行うものであ
り、これによりプラズマP。
In this device, what corresponds to the microwave generation chamber is a microwave discharge tube (11). This microwave discharge tube (11) was arranged so as to sandwich the quartz tube (12) by supplying microwaves from a magnetron oscillator (15) with an oscillation frequency of 2.45 GH2 through a waveguide (14). An electric field is formed between a pair of electrodes (13), and microwave discharge is performed in the quartz tube (12) into which a reactive gas is introduced from the direction of arrow A in the figure, thereby generating plasma P.

が生成される。is generated.

上記マイクロ波放電管(11)の他端はエッチング・チ
ャンバ(16)に接続されている。エッチング・チャン
バ(16)の内部には被エツチング基体としてのウェハ
(19)を載置する試料台(17)が設置されており、
この試料台(17)にはウェハ(19)の冷却保持を可
能とすべく、たとえば図示されない冷却系統から供給さ
れる冷媒を図中矢印B方向に循環させることが可能な冷
却配管(18)か内蔵されている。
The other end of the microwave discharge tube (11) is connected to an etching chamber (16). A sample stage (17) on which a wafer (19) as a substrate to be etched is placed is installed inside the etching chamber (16).
In order to keep the wafer (19) cool, the sample stage (17) is equipped with a cooling pipe (18) that can circulate a coolant supplied from a cooling system (not shown) in the direction of arrow B in the figure. Built-in.

上記エッチング・チャンバ(16)の外部には光源(2
1)が配設されており、該光源(21)の光はエッチン
グ・チャンバ(16)の上壁面に設けられた窓(2o)
を透過してウェハ(19)にほぼ垂直に入射するように
なされている。エッチング・チャンバ(16)の内壁部
のうち、少なくとも上記窓(20)を除く部分には、加
熱機構としてたとえばヒータ(22)が内蔵されている
。このヒータ(22)は、プラズマP0中から引き出さ
れる中性活性種をエッチング・チャンバ (16)の内
壁部へは吸着させず、ウニ/% (19)の表面のみへ
効率良く吸着せしめるために設けられているものである
。また、エッチング・チャンバ(16)内の反応ガスお
よび反応生成物等は、排気口(23)を介して接続され
る図示されない排気系統により図中矢印C方向に排気さ
れている。
A light source (2) is provided outside the etching chamber (16).
1) is provided, and the light from the light source (21) is transmitted through a window (2o) provided on the upper wall surface of the etching chamber (16).
The beam passes through the beam and enters the wafer (19) almost perpendicularly. A heater (22), for example, as a heating mechanism is built in at least a portion of the inner wall of the etching chamber (16) excluding the window (20). This heater (22) is provided in order to efficiently adsorb the neutral active species extracted from the plasma P0 only to the surface of the etching chamber (19) without adsorbing them to the inner wall of the etching chamber (16). This is what is being done. Further, the reaction gas, reaction products, etc. in the etching chamber (16) are exhausted in the direction of arrow C in the figure by an exhaust system (not shown) connected through an exhaust port (23).

この装置を使用して、n+型不純物を導入した多結晶シ
リコン層(以下、DOPO3層と称する。)からなるゲ
ート電極を形成するための光エッチングを行った。光エ
ッチングを行う前のウェハ(19)の状態は、たとえば
第1図(A)に示されるように、シリコン基板(1)上
に酸化シリコンからなるゲート酸化膜(2)を介してD
OPO3層(3)が形成され、さらに該DOPO3層(
3)上にレジスト・パターン(4)か形成されてなるも
のである。ここて、第2図中の矢印A方向からC12ガ
スを流量50 SCCMにて石英管(12)内に供給し
、ガス圧250 mTarr、  マイクロ波電流25
0mAの条件でマイクロ波放電を行った。一方、冷却配
管(18)にはチラーからエタノール冷媒を循環させて
試料台(17)の温度を約−70°Cに保持した。また
、光源(21)としては、波長249nmのKrFエキ
ンマ・レーザ光源を使用した。これに伴い、窓(20)
の構成材料は石英とした。
Using this apparatus, photoetching was performed to form a gate electrode made of a polycrystalline silicon layer into which n+ type impurities were introduced (hereinafter referred to as DOPO3 layer). The state of the wafer (19) before photo-etching is, for example, as shown in FIG. 1(A).
An OPO3 layer (3) is formed, and the DOPO3 layer (3) is formed.
3) A resist pattern (4) is formed thereon. Here, C12 gas was supplied into the quartz tube (12) from the direction of arrow A in Fig. 2 at a flow rate of 50 SCCM, the gas pressure was 250 mTarr, and the microwave current was 25.
Microwave discharge was performed under the condition of 0 mA. On the other hand, ethanol refrigerant was circulated from a chiller through the cooling pipe (18) to maintain the temperature of the sample stage (17) at about -70°C. Further, as the light source (21), a KrF echima laser light source with a wavelength of 249 nm was used. Along with this, windows (20)
The constituent material was quartz.

本発明における光エッチングの機構は概路次のように考
えられる。まず、マイクロ波放電により石英管(12)
内に生成された種々の化学種のうち、比較的寿命の長い
Cl系中性活性種がエッチング・チャンバ(16)内に
引き出される。この中性活性、種は、ヒータ(22)に
より加熱されているエッチング・チャンバ(16)の内
壁部には吸着されず、冷却保持されているウェハ(I9
)上に選択的に吸着される。このときウェハ(19)上
には、光源(21)からほぼ垂直に光が照射されており
、この光照射による表面励起効果も手伝ってDOPOS
層(3)の表面からCl系中性活性種へ電子か移行して
C1−イオンを生成する。CI!−イオンはDOPO3
層(3)の粒界内へ侵入して自発的にSiと反応し、5
iCC(x=1〜4)を生成する。この反応生成物は、
光の照射面ではその加熱効果によりただちに気相中へ脱
離するが、光が直接には照射されないパターンの側壁部
においては堆積し、側壁保護効果を発揮する。したがっ
て、堆積性のガスを雰囲気中に特に添加しなくとも、異
方性加工が可能となる。
The mechanism of photo-etching in the present invention can be roughly considered as follows. First, by microwave discharge, the quartz tube (12)
Among the various chemical species generated within the etching chamber (16), a relatively long-lived Cl-based neutral active species is drawn out into the etching chamber (16). This neutral active species is not adsorbed to the inner wall of the etching chamber (16) which is heated by the heater (22), but rather is attached to the wafer (I9) which is kept cool.
) is selectively adsorbed onto the surface. At this time, the wafer (19) is irradiated with light almost perpendicularly from the light source (21), and the surface excitation effect of this light irradiation also helps the DOPOS
Electrons are transferred from the surface of the layer (3) to the Cl-based neutral active species to generate C1- ions. CI! -Ion is DOPO3
Penetrates into the grain boundaries of layer (3) and spontaneously reacts with Si.
Generate iCC (x=1 to 4). This reaction product is
On the surface irradiated with light, it immediately desorbs into the gas phase due to its heating effect, but on the sidewalls of the pattern that are not directly irradiated with light, it accumulates and exerts a sidewall protection effect. Therefore, anisotropic processing is possible without particularly adding a deposition gas to the atmosphere.

この結果、第1図(B)に示されるように、Dopos
層(3)のエツチングは無損傷かつ異方的に進行し、側
壁保護膜(5)の堆積を伴いながら垂直壁を有するゲー
ト電極(3a)が形成された。かかる光エツチング過程
では荷電粒子のウェハ(19)面への入射が起こらない
ため、損傷の発生も回避された。このときのエツチング
速度はおおよそ1000人/分てあり、マイクロ波放電
や基板冷却を行わない従来の一般的な光エツチング方法
と比べて3倍以上に向上した。
As a result, as shown in FIG. 1(B), Dopos
Etching of the layer (3) proceeded without damage and anisotropically, and a gate electrode (3a) having vertical walls was formed with deposition of a sidewall protective film (5). In this photo-etching process, no charged particles were incident on the wafer (19) surface, so damage was also avoided. The etching speed at this time was approximately 1,000 people/min, which was more than three times higher than the conventional general photoetching method that does not involve microwave discharge or substrate cooling.

なお、本発明は上述の実施例に何ら限定されるものでは
なく、種々の変更が可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

たとえば、上述の実施例では光源(21)としてKrF
エキシマ・レーザ光を使用したか、本発明における光照
射の目的はウェハ(19)の表面励起と加熱効果による
反応生成物の脱離であって、反応ガスの解離ではないの
で、特に反応ガスの吸収極大を考慮して波長を限定する
必要はない。したかって、水銀ランプ等の他の紫外光源
の他、可視光源や赤外光源を使用することもできる。た
だし、高異方性を達成するためには短波長光源の方が有
利である。
For example, in the above embodiment, the light source (21) is KrF.
The purpose of the light irradiation in the present invention is to excite the surface of the wafer (19) and desorb the reaction products due to the heating effect, and not to dissociate the reaction gas. There is no need to limit the wavelength by considering absorption maximum. Therefore, in addition to other ultraviolet light sources such as mercury lamps, visible light sources and infrared light sources can also be used. However, a short wavelength light source is more advantageous in achieving high anisotropy.

ウェハ(19)の冷却温度は、反応生成物か揮発せず、
脱離律速の条件を達成し得る程度の温度であれば、特に
上述の温度に限定されるものではない。
The cooling temperature of the wafer (19) is such that reaction products do not volatilize,
The temperature is not particularly limited to the above-mentioned temperature as long as the temperature is such that the desorption rate-limiting conditions can be achieved.

ただし、過度の冷却は反応速度を低下させる原因となる
ため、反応系に応じた温度制御が必要である。
However, excessive cooling causes a decrease in the reaction rate, so temperature control is required depending on the reaction system.

さらにガス圧についても、中性活性種の散乱や再結合が
抑制される程度の低圧であれば、特に限定されるもので
はない。
Further, the gas pressure is not particularly limited as long as it is low enough to suppress scattering and recombination of neutral active species.

実施例2 本実施例は、本発明の第1の発明を適用し、有磁場マイ
クロ波プラズマ・エツチング装置のプラズマ生成室を利
用して中性活性種を生成させた例である。
Example 2 This example is an example in which the first aspect of the present invention is applied and neutral active species are generated using a plasma generation chamber of a magnetic field microwave plasma etching apparatus.

本実施例で使用した有磁場マイクロ波プラズマ・エツチ
ング装置の概略的な一構成例を第3図に示す。この装置
は、磁界中における電子の円運動周波数に共鳴(を子サ
イクロトロン共鳴;ECR)させてマイクロ波を導入す
ることにより、低ガス圧下で高密度のプラズマを生成す
る装置であるか、本発明に適用するにあたり、プラズマ
中の荷電粒子をトラップするためのメツシュ電極、光の
照射機構、ウェハ載置電極の冷却機構、および試料室の
内壁部の加熱機構を付加したものである。
FIG. 3 shows a schematic configuration example of the magnetic field microwave plasma etching apparatus used in this example. This device generates high-density plasma under low gas pressure by resonating with the circular motion frequency of electrons in a magnetic field (echo cyclotron resonance; ECR) and generating high-density plasma under low gas pressure. When applied to this system, a mesh electrode for trapping charged particles in the plasma, a light irradiation mechanism, a cooling mechanism for the wafer-mounted electrode, and a heating mechanism for the inner wall of the sample chamber are added.

すなわち、本装置は2.45G HZのマイクロ波を発
生するマグネトロン発振器(33)、マイクロ波を導く
矩形導波管(32)、該矩形導波管(32)に石英ガラ
ス板等からなるマイクロ波導入窓(34)を介して接続
され、ECRによりプラズマを発生させるプラズマ生成
室(30)、該プラズマ生成室(3o)に図中矢印り方
向から反応ガスを供給するための一部ガス供給管(31
)、プラズマ生成室(3o)を周回するように配設され
るソレノイド・コイル(36)、プラズマP1の一部を
引き出すためのプラズマ引き出し窓(35)、引き出さ
れたプラズマP、を利用して各種の処理を行う試料室(
39)、該試料室(39)内にウェハ(19)を載置す
るためのウェハ載置電極(4o)、試料室(39)に必
要に応じて矢印E方向から補助ガスを導入するための二
次ガス供給管(38)、試料室(39)内の反応ガスや
反応生成物等を排気口(42)を介して矢印F方向に排
気するための図示されない一排気系統等を基本的な構成
要素とする。
That is, this device includes a magnetron oscillator (33) that generates microwaves of 2.45 GHz, a rectangular waveguide (32) that guides the microwave, and a microwave that is made of a quartz glass plate or the like in the rectangular waveguide (32). A plasma generation chamber (30) connected through an introduction window (34) to generate plasma by ECR, and a partial gas supply pipe for supplying reaction gas from the direction indicated by the arrow in the figure to the plasma generation chamber (3o). (31
), a solenoid coil (36) arranged to orbit around the plasma generation chamber (3o), a plasma draw-out window (35) for drawing out a part of the plasma P1, and the drawn-out plasma P. Sample chamber for various processing (
39), a wafer placement electrode (4o) for placing the wafer (19) in the sample chamber (39), and a wafer placement electrode (4o) for introducing auxiliary gas from the direction of arrow E into the sample chamber (39) as necessary. A secondary gas supply pipe (38), an exhaust system (not shown) for exhausting the reaction gas, reaction products, etc. in the sample chamber (39) in the direction of arrow F through the exhaust port (42), etc. be a constituent element.

これらの基本構成に加え、本装置には上記プラズマ生成
室(30)と試料室(39)との間にメツシュ電極(3
7)を配設した。これは、本装置で生成されるプラズマ
P1の密度か前述の実施例1と比へて高く、またプラズ
マP、の生成領域からウェハ(19)までの距離も短い
ため、途中で荷電粒子をトラップしてウェハ(19)へ
入射させないようにする必要から設けられるものである
。上記メツシュ電極(37)は、プラズマP1の輻射熱
に対する耐熱性を考慮して高融点金属等の耐熱性導電材
料により構成される。
In addition to these basic configurations, this device has a mesh electrode (3) between the plasma generation chamber (30) and the sample chamber (39).
7) was installed. This is because the density of the plasma P1 generated by this apparatus is higher than that in Example 1 described above, and the distance from the plasma P generation region to the wafer (19) is short, so charged particles are trapped on the way. This is provided because it is necessary to prevent the light from entering the wafer (19). The mesh electrode (37) is made of a heat-resistant conductive material such as a high-melting point metal in consideration of heat resistance against the radiant heat of the plasma P1.

上記試料台(40)には、冷媒を矢印G方向に循環させ
るための冷却配管(4I)が内蔵されており、ウェハ(
19)の冷却保持が可能とされている。
The sample stage (40) has a built-in cooling pipe (4I) for circulating the coolant in the direction of arrow G.
19) can be kept cool.

また、試料室(39)の外部には光源(44)が配設さ
れており、該光源(44)の光は試料室(39)の側壁
面に設けられた窓(43)を透過してウェハ(19)に
垂直に入射するようになされている。さらに、試料室(
39)の内壁部のうち、少なくとも上記窓(43)を除
く部分には、加熱機構としてたとえばヒータ(45)が
内蔵されている。
Further, a light source (44) is provided outside the sample chamber (39), and the light from the light source (44) is transmitted through a window (43) provided on the side wall of the sample chamber (39). It is made to be incident perpendicularly to the wafer (19). In addition, the sample chamber (
A heater (45), for example, is built in as a heating mechanism in at least a portion of the inner wall of the housing (39) excluding the window (43).

この装置によれば、プラズマP、から中性活性種を含む
プラズマP2が発散磁界に沿って試料室(39)に引き
出され、冷却保持されたウェハ(19)表面に吸着され
ると共に、光照射によりエツチング反応と反応生成物の
脱離か進行する。
According to this device, plasma P2 containing neutral active species is drawn out from plasma P to the sample chamber (39) along a divergent magnetic field, adsorbed to the surface of a wafer (19) kept cool, and irradiated with light. As a result, the etching reaction and the elimination of the reaction products proceed.

ここで、実施例1と同様、DOPOSからなるゲート電
極を形成するための光エッチングを行った。−次ガス供
給管(31)からCl tガスを流量50SCCMにて
プラズマ生成室(30)内に供給し、ガス圧10 mT
orr、マイクロ波パワー850Wの条件でマイクロ波
放電を行った。二次ガス供給管(38)は使用しなかっ
た。一方、冷却配管(41)にはエタノール冷媒を循環
させてウェハ載置電極(40)の温度を約−70°Cに
保持した。通常、この種の装置としてはウェハ載置電極
(40)にRFバイアス印加される形式のものが多く使
用されているが、本発明では荷電粒子をエツチングに利
用しないので、RFバイアスは印加しない。また、光源
(44)としては、波長313n mのHg−Xeラン
プを使用した。
Here, as in Example 1, photoetching was performed to form a gate electrode made of DOPOS. - Cl t gas is supplied into the plasma generation chamber (30) from the next gas supply pipe (31) at a flow rate of 50 SCCM, and the gas pressure is 10 mT.
Microwave discharge was performed under the conditions of 850 W of microwave power and 850 W of microwave power. The secondary gas supply pipe (38) was not used. On the other hand, ethanol refrigerant was circulated through the cooling pipe (41) to maintain the temperature of the wafer-mounted electrode (40) at about -70°C. Usually, many devices of this type are of the type in which an RF bias is applied to the wafer mounting electrode (40), but in the present invention, since charged particles are not used for etching, no RF bias is applied. Further, as a light source (44), an Hg-Xe lamp with a wavelength of 313 nm was used.

本実施例によっても、前述のエツチング機構にもとづき
、第1図(B)に示されるように良好な異方性形状を育
するゲート電極(3a)が高速に形成された。
In this example as well, based on the above-described etching mechanism, a gate electrode (3a) having a good anisotropic shape as shown in FIG. 1(B) was formed at high speed.

なお上述の装置では、発散磁界に沿って試料室(39)
内へ下降流となって引き出されるプラズマP2にウェハ
(19)か直面する形式とはされていないので、ウェハ
(19)面内における処理の均一性を向上させるために
たとえばウェハ載置電極(40)に回転式のサセプター
等を設置しても良い。
In addition, in the above-mentioned apparatus, the sample chamber (39) is
Since the wafer (19) is not designed to face the plasma P2 drawn out in a downward flow, in order to improve the uniformity of processing within the plane of the wafer (19), for example, the wafer mounting electrode (40 ) may be equipped with a rotating susceptor, etc.

実施例3 本実施例は、本発明の第2の発明を適用し、有磁場マイ
クロ波プラズマ・エツチング装置の試料室を第1のチャ
ンバとして利用した例である。
Example 3 This example is an example in which the second aspect of the present invention is applied and the sample chamber of a magnetic field microwave plasma etching apparatus is used as the first chamber.

本実施例で使用した光エツチング装置の概略的な一構成
例を第4図に示す。
FIG. 4 shows a schematic configuration example of the optical etching apparatus used in this example.

本装置は有磁場マイクロ波プラズマ・エツチング装置の
試料室(58;第1のチャンバに相当する。)。
This apparatus is a sample chamber (58; corresponds to the first chamber) of a magnetic field microwave plasma etching apparatus.

とエッチング・チャンバ(64;第2のチャンバに相当
する。)とをゲート・バルブ(63)を介して高真空下
に接続したものである。
and an etching chamber (64; corresponding to the second chamber) are connected under high vacuum via a gate valve (63).

有磁場マイクロ波プラズマ・エツチング装置の基本構成
はほぼ実施例2において前述したとおりなので、詳しい
説明は省略するか、マグネトロン発振器(53)、矩形
導波管(52)、マイクロ波導入窓(54)、プラズマ
生成室(50)、矢印H方向に反応ガスを導入する一部
ガス供給管(51)、ソレノイド・コイル(56)、プ
ラズマ引き出し窓(55)、メッンユ電極(57)、試
料室(58)、ウェハ載置電極(60)、矢印1方向に
冷媒を循環させる冷却配管(61)、排気口(62)を
通じて矢印J方向に排気を行う図示されない排気系統等
から構成されるものである。ここでは、上記試料室(5
8)の内壁部にはヒータ等の加熱機構を特に設けなかっ
た。それは、本実施例では試料室(58)内においてウ
ェハ(19)表面で単原子層の反応を起こすに必要な量
の中性化学種が吸着されれば十分であり、1回の操作に
おける吸着量が実施例2と比へて極端に少ないからであ
る。
The basic configuration of the magnetic field microwave plasma etching apparatus is almost the same as described above in Example 2, so a detailed explanation will be omitted. , plasma generation chamber (50), partial gas supply pipe (51) that introduces the reaction gas in the direction of arrow H, solenoid coil (56), plasma extraction window (55), menyu electrode (57), sample chamber (58) ), a wafer mounting electrode (60), a cooling pipe (61) that circulates coolant in the direction of arrow 1, and an exhaust system (not shown) that exhausts air in the direction of arrow J through an exhaust port (62). Here, the sample chamber (5
8) No particular heating mechanism such as a heater was provided on the inner wall. In this example, it is sufficient that the amount of neutral chemical species necessary to cause a monoatomic layer reaction on the surface of the wafer (19) is adsorbed in the sample chamber (58), and the adsorption in one operation is sufficient. This is because the amount is extremely small compared to Example 2.

上記試料室(58)には、さらにゲート・バルブ(63
)を介してエッチング・チャンバ(64)か高真空下に
接続されている。このエッチング・チャンバ(64)内
には、ヒータ(69)を内蔵する試料台(68)か配設
されており、この上に載置されたウェハ(19)を加熱
保持することが可能となされている。このヒータ(69
)は、ウェハ(19)を室温程度の温度に保持てきる程
度のパワーを有するものである。また、エッチング・チ
ャンバ(64)の上壁面には窓(66)か設けられてお
り、外部に配設された光源(67)からの光がこの窓(
66)を介してウェハ(19)にほぼ垂直に入射するよ
うになされている。エッチング・チャンバ(64)内で
発生した反応生成物等は、排気口(i5)を介して矢印
に方向に排出される。
The sample chamber (58) further includes a gate valve (63).
) is connected to the etching chamber (64) under high vacuum. A sample stage (68) with a built-in heater (69) is disposed inside the etching chamber (64), and it is possible to heat and hold the wafer (19) placed thereon. ing. This heater (69
) has enough power to keep the wafer (19) at about room temperature. Further, a window (66) is provided on the upper wall surface of the etching chamber (64), and light from an external light source (67) is transmitted through this window (66).
66) so that it is almost perpendicularly incident on the wafer (19). Reaction products generated within the etching chamber (64) are discharged in the direction of the arrow through the exhaust port (i5).

この装置によれば、まずウェハ(19)が適当なロード
ロック機構によりゲート・バルブ(59)を介して試料
室(58)に搬入され、ウェハ載置電極(60)に冷却
保持される。ここで、プラズマP、から中性活性種を含
むプラズマP、が試料室(58)に引き出され、中性活
性種がウェハ(19)表面に吸着される。
According to this apparatus, a wafer (19) is first carried into a sample chamber (58) via a gate valve (59) by a suitable load-lock mechanism, and is cooled and held on a wafer mounting electrode (60). Here, plasma P containing neutral active species is extracted from the plasma P to the sample chamber (58), and the neutral active species are adsorbed onto the surface of the wafer (19).

この段階では、エツチング反応は進行しない。次に、ウ
ェハ(19)かゲート・バルブ(63)を介してエッチ
ング・チャンバ(64)へ搬送され、試料台(68)上
で加熱保持されると共に光照射を受ける。これにより、
エツチング反応と反応生成物の脱離が進行するが、吸着
された中性活性種が消費されたところて反応は停止する
。これてほぼ単原子層分のエツチング反応か終了するわ
けである。
At this stage, the etching reaction does not proceed. Next, the wafer (19) is transported to an etching chamber (64) via a gate valve (63), heated and held on a sample stage (68), and is irradiated with light. This results in
Etching reaction and desorption of reaction products proceed, but the reaction stops when the adsorbed neutral active species are consumed. This completes the etching reaction for almost a single atomic layer.

さらにエツチングを行う場合には、ゲート・バルブ(6
3)を操作して上述の吸着および光照射の各工程を繰り
返す。所望のエツチング深さか得られたところで、ゲー
ト・バルブ(70)を開いてウエノ1(19)を装置外
へ取り出す。
If further etching is performed, the gate valve (6
3) to repeat the adsorption and light irradiation steps described above. When the desired etching depth is obtained, the gate valve (70) is opened and the wafer 1 (19) is taken out of the apparatus.

かかる装置を使用して、前述の実施例1および実施例2
と同様、DOPO3からなるゲート電極を形成するため
の光エッチングを行った。ここて、−次ガス供給管(5
1)からCi 2ガスを流量503CCMにてプラズマ
生成室(50)内に供給し、ガス圧lOmTorr、 
 マイクロ波パワー850Wの条件でマイクロ波放電を
行った。また、冷却配管(6I)にはエタノール冷媒を
循環させ、ウェハ載置電極(60)の温度を約−70℃
に保持した。一方、エッチング・チャンバ(64)にお
いてはヒータ(69)に通電してウェハ(19)が25
°C程度に保持されるようにした。光源(67)として
はKrFエキシマ・レーザ光を使用した。
Using such an apparatus, Example 1 and Example 2 described above
Similarly, photoetching was performed to form a gate electrode made of DOPO3. Here, the secondary gas supply pipe (5
1), the Ci 2 gas was supplied into the plasma generation chamber (50) at a flow rate of 503 CCM, and the gas pressure was 1OmTorr,
Microwave discharge was performed under the condition of microwave power of 850W. In addition, ethanol refrigerant is circulated in the cooling pipe (6I) to maintain the temperature of the wafer-mounted electrode (60) at approximately -70°C.
was held at On the other hand, in the etching chamber (64), the heater (69) is energized and the wafer (19) is
It was maintained at around °C. A KrF excimer laser beam was used as the light source (67).

本実施例によっても、前述のエツチング機構にもとづき
、第1図(B)に示されるように良好な異方性加工が達
成された。
Also in this example, based on the above-mentioned etching mechanism, excellent anisotropic processing was achieved as shown in FIG. 1(B).

ところで、上述の各実施例ではいずれもDOPoS層の
光エッチングによりゲート電極を形成する場合について
説明したか、光エッチングは低損傷性を最大の特徴とし
ており、たとえば通常のドライエツチング後に形成され
るダメージ層や自然酸化膜の除去を行うためのライトエ
ッチ等にも好適である。
By the way, in each of the above-mentioned embodiments, the case where the gate electrode is formed by photo-etching the DOPoS layer has been explained, but photo-etching has the greatest feature of low damage.For example, the damage that is formed after normal dry etching is It is also suitable for light etching to remove layers and natural oxide films.

また、上述の各実施例ではいずれも光源からの光をウェ
ハへほぼ垂直に入射させることにより異方性加工を行っ
たか、たとえばアスペクト比の高い開口部の内奥部まで
光を照射させたい場合には、光源に傾斜機構を設けるか
、あるいはウェハ載置電極や試料台に傾斜機構や回転機
構を設ける等の工夫を適宜組み合わせても良い。かかる
機構は、たとえばシリコン・トレンチ・エツチング後に
CF、102等のガス系により側壁保護膜を除去する場
合に有効である。
In addition, in each of the above-mentioned examples, anisotropic processing was performed by making the light from the light source almost perpendicular to the wafer. For this purpose, it is possible to appropriately combine measures such as providing a tilting mechanism in the light source, or providing a tilting mechanism or a rotating mechanism in the wafer mounting electrode or sample stage. Such a mechanism is effective, for example, when removing the sidewall protective film using a gas system such as CF, 102, etc. after silicon trench etching.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の第1の発明
によれば、反応性ガスの励起および解離をマイクロ波放
電により行い、かつ被エツチング基体を冷却することに
より、光エネルギーの利用効率と中性活性種の吸着効率
の向上を通じてエツチング速度の大幅な増大が図られる
。また、本発明の第2の発明によれば、単原子層オーダ
ーの精密なエツチングを原理的に無損傷で行うことかで
きる。したがって、本発明は光エッチングを真に実用性
の高いプロセスとして提供し得るものてあ、る。
As is clear from the above description, according to the first aspect of the present invention, the excitation and dissociation of the reactive gas are performed by microwave discharge, and the substrate to be etched is cooled, thereby improving the efficiency of use of light energy. The etching rate can be significantly increased by improving the adsorption efficiency of neutral active species. Further, according to the second aspect of the present invention, precise etching on the order of a single atomic layer can be performed in principle without damage. Therefore, the present invention can provide photoetching as a truly practical process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)および第1図(B)は、本発明の光エツチ
ング方法をDOPO3層のエツチングによるゲート電極
の形成に適用した一例をその工程順に示す概略断面図で
あり、第1図(A)はレジスト・パターンの形成工程、
第1図(B)はDOPO3層のエツチング工程をそれぞ
れ表す。 第2図は本発明の第1の発明を実施する際に使用され、
マイクロ波放電管を具備するエツチング装置の一構成例
を示す概略側面図である。 第3図は本発明の第1の発明を実施する際に使用され、
ECR放電管を具備するエツチング装置の一構成例を示
す概略側面図である。 第4図は本発明の第2の発明を実施する際に使用される
装置の一構成例を示す概略側面図である。 ■    ・・・シリコン基板 2    ・・・ゲート酸化膜 3    ・・・DOPO8層 3a     ・・・ゲート電極 4    ・・・レジスト・パターン 5    ・・・側壁保護膜 11     ・・・マイクロ波放電管15、33.5
3・・・マグネトロン発振器16、64   ・・・エ
ッチング・チャンバ17、68   ・・・試料台 18、41.61・・・冷却配管 19     ・・・ウェハ 21、44.67・・・光源 30、50   ・・・プラズマ生成室36、56  
 ・・・ソレノイド・コイル37、57   ・・・メ
ツシュ電極 39、58   ・・・試料室 40、60   ・・・ウェハ載置電極69     
・・・ (ウェハ加熱用の)ヒータP 0. P 1.
 P x、 P −、P 4・・・プラズマ特許出願人
   ソニー株式会社 代理人 弁理士   小 池  見 間   田村榮− 同   佐原 勝 第2図 第3図
FIG. 1(A) and FIG. 1(B) are schematic cross-sectional views showing an example of applying the photoetching method of the present invention to the formation of a gate electrode by etching three layers of DOPO in the order of steps. A) is a resist pattern forming process,
FIG. 1(B) shows the etching process of the three DOPO layers. FIG. 2 is used when carrying out the first invention of the present invention,
1 is a schematic side view showing an example of the configuration of an etching apparatus equipped with a microwave discharge tube. FIG. 3 is used when carrying out the first invention of the present invention,
1 is a schematic side view showing an example of the configuration of an etching apparatus equipped with an ECR discharge tube. FIG. 4 is a schematic side view showing an example of the configuration of an apparatus used when carrying out the second invention of the present invention. ■...Silicon substrate 2...Gate oxide film 3...DOPO8 layer 3a...Gate electrode 4...Resist pattern 5...Side wall protective film 11...Microwave discharge tubes 15, 33 .5
3... Magnetron oscillator 16, 64... Etching chamber 17, 68... Sample stage 18, 41.61... Cooling pipe 19... Wafer 21, 44.67... Light source 30, 50 ...Plasma generation chambers 36, 56
... Solenoid coils 37, 57 ... Mesh electrodes 39, 58 ... Sample chambers 40, 60 ... Wafer mounting electrode 69
... Heater P (for wafer heating) 0. P1.
P x, P -, P 4... Plasma patent applicant Sony Corporation representative Patent attorney Koike Mima Sakae Tamura - Masaru Sahara Figure 2 Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被エッチング基体をエッチング・チャンバ内に冷
却保持し、前記エッチング・チャンバに接続されるプラ
ズマ生成室内でマイクロ波放電により生成されたプラズ
マから中性活性種を該エッチング・チャンバ内へ引き出
して前記被エッチング基体上に吸着させると共に該被エ
ッチング基体に光を照射し、光照射部において選択的に
エッチング反応を進行させることを特徴とする光エッチ
ング方法。
(1) The substrate to be etched is cooled and maintained in an etching chamber, and neutral active species are drawn into the etching chamber from plasma generated by microwave discharge in a plasma generation chamber connected to the etching chamber. A photo-etching method characterized in that the substrate to be etched is adsorbed onto the substrate and the substrate to be etched is irradiated with light to selectively advance an etching reaction in the light irradiated portion.
(2)被エッチング基体を第1のチャンバ内に冷却保持
し、前記第1のチャンバに接続されるプラズマ生成室内
でマイクロ波放電により生成されたプラズマから中性活
性種を該第1のチャンバ内へ引き出して前記被エッチン
グ基体上に吸着させた後、前記被エッチング基体を第2
のチャンバに搬送して加熱保持すると共に該被エッチン
グ基体に光を照射し、光照射部において選択的にエッチ
ング反応を進行させることを特徴とする光エッチング方
法。
(2) The substrate to be etched is cooled and maintained in a first chamber, and neutral active species are introduced into the first chamber from plasma generated by microwave discharge in a plasma generation chamber connected to the first chamber. After pulling out the substrate to be etched and adsorbing it onto the substrate to be etched, the substrate to be etched is
1. A photo-etching method, which comprises transporting the substrate to a chamber, heating and holding the substrate, irradiating the substrate with light, and selectively allowing an etching reaction to proceed in the light-irradiated portion.
JP2329618A 1990-11-30 1990-11-30 Optical etching apparatus and optical etching method Expired - Lifetime JP3033186B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2329618A JP3033186B2 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Optical etching apparatus and optical etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2329618A JP3033186B2 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Optical etching apparatus and optical etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04206518A true JPH04206518A (en) 1992-07-28
JP3033186B2 JP3033186B2 (en) 2000-04-17

Family

ID=18223370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2329618A Expired - Lifetime JP3033186B2 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Optical etching apparatus and optical etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3033186B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3033186B2 (en) 2000-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5587039A (en) Plasma etch equipment
US4699689A (en) Method and apparatus for dry processing of substrates
US4509451A (en) Electron beam induced chemical vapor deposition
EP0908782A1 (en) Photolithographic processing method
JPH0770509B2 (en) Dry process equipment
EP0497563A2 (en) Surface processing method using charged or not charged particles and apparatus for carrying out the same
US5401358A (en) Dry etching method
JPS6113634A (en) Plasma processor
JPH04206518A (en) Photo-etching method
US5236537A (en) Plasma etching apparatus
JPH07169743A (en) Surface treating method
JPH0786240A (en) Surface treatment device
JPH0475336A (en) Method and apparatus for surface processing
JPH05275376A (en) Dry-etching device and dry-etching method
JP2667930B2 (en) Fine processing method and device
JPH04346226A (en) Surface-treatment device
JP3357951B2 (en) Dry etching method
JPH0691048B2 (en) Substrate dry processing method and apparatus
JPH0834203B2 (en) Dry etching equipment
JPH07122539A (en) Surface treatment
JPH01278023A (en) Method and device for dry etching
JPH04343423A (en) Damage-free dry etching method
JP2709188B2 (en) Semiconductor device fine processing method and apparatus
JPH04162521A (en) Method and apparatus for dry etching
JP3367687B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080218

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100218

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110218

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term