JPH0472722A - 電子ビーム励起ドライエッチング方法 - 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） 本発明は半導体素子製造工程等に用いる基板上へのパタ
ーン転写方法に係わり、詳しくは電子ビームを用いた電
子ビーム励起ドライエツチング方法に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）リソ
グラフィによって形成されたパターンをマスク材として
下地基板にパターンを転写するエツチングは、半導体素
子製造工程に於て非常に重要な工程であり、半導体素子
寸法の微細化にどもない高精度なパターン転写の要求か
ら、エツチング液中に直接被加工物を浸してエツチング
を行うウェットエツチングに代わり真空容器中でエツチ
ングガスを直流酸るいは高周波によって放電させ、発生
するプラズマをエツチングに用いるドライエツチングが
用いられてきた。その中でも特、こ反応性イオンエツチ
ング（ＲＩＥ）は、第３図（ａ）に示すように活性種１
２による化学作用とイオン１１による物理作用の相互作
用により高い異方性、すなわち高精度なパターン転写を
可能としてきた。しかし７ながらこの従来の反応性イオ
ンエツチングでは、エツチング過程にイオン１１による
物理作用を用いているため、第３図（ｂ）に示すように
基板１４にイオン衝撃による損傷１５が与えられ、素子
特性の劣化を引き起こしていた。またこのイオン衝撃は
被加工基板１４のみならずマスク材１３に対しても物理
スパッタを引き起こし、マスク材１３と基板１４のエツ
チング速度差の低下、すなわち選択比の低下を弓き起こ
していた。更にイオン及び活性種が空間中を移動してく
る間に散乱等により方向性を失い、パターンの側壁方向
にエツチングが進行する事も高精度なパターン転写を阻
害する要因となっていた。

本発明の目的は従来法と比較して低損傷かつ高選択性お
よび高精度パターン転写を可能とするドライエツチング
方法を提供する事にある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、マスク材を用いて基板上にパターン転
写を行うドライエツチング方法において、真空雰囲気下
に設置した被エツチング物たる基板上に、エツチングガ
スを吸着させる工程及び、基板に電子ビームを全面照射
する工程とを含む事を特徴とする電子ビーム励起ドライ
エツチング方法が得られる。

（作用） 本発明の作用を第１図を用いて説明する。まず真空雰囲
気中に設置した被加工基板にエツチングガス２１を吸着
させる（第１図（ａ））。このときエツチングガス２１
はマスク材２２、基板２３を問わずその表面に一様に吸
着するが、このときエツチングガス２１は特に励起され
ずガス分子の状態で存在するので、マスク材２２、基板
２３を問わず化学反応によるエツチングは進行しない。

ついでこのガス分子が全面に吸着した状態で、基板全面
に電子ビーム２４を照射する（第１図（ｂ））。このと
き電子ビーム照射を受けたガス分子は励起され活性種（
ラジカル）となるか、成るいは、解離してイオンとなる
。したがってこの活性種及びイオンとの化学的反応によ
り基板２３のエツチングが進行する（第１図（Ｃ））。

このときエツチングガスから生成された活性種及びイオ
ンに対して化学的に安定な材料をマスク材として使用す
る事により、マスク材のエツチングは進行しない。また
ガス分子のイオン化は基板上に吸着した状態で起こるの
で、従来技術の反応性イオンエツチングの様に、空中間
で加速されたイオンの衝撃を受ける事がない。したがっ
て基板中にイオン衝撃による損傷が導入される事がなく
、またマスク材のイオン衝撃による物理スパッタリング
も起こらず、マスク材と基板の選択比も非常に大きくな
る。さらにマスク材及び基板側壁に吸着したエツチング
ガス分子は電子ビームによる照射を直接受けず、励起お
よび解離されないので、基板側壁のエツチングは進行せ
ず高い異方性が得られ、高精度なパターン転写が可能と
なる。

（実施例） 以下第２図を用いて本発明の一実施例を説明する。真空
排気装置によりｌＸｌ０−５Ｐａまで排気した真空容器
（図示せず）内に、５ｉ０２マスク３１を表明に形成し
たＳｉ基板３２を設置する（第２図（ａ））。つぎにこ
の真空容器内にエツチングガスとしてＣＩ２ガス３３を
１刈０　”Ｐａ導入する（第２図（Ｃ））。すると５ｉ
０２マスク３１及びＳｉ基板３２の表面上にはエツチン
グガスであるＣＩ２ガス３３が全面に吸着する。次いで
この真空容器の被加工物と対向する部分に設置したピア
ス型電子銃から得られる電子ビーム３４を被加工物全面
に照射する（第２図（Ｃ））。この電子ビーム３４の電
流密度はＩＡ／ｃｍ２である。このとき電子ビームの照
射により吸着ＣＩ２ガス３３は励起及び解離され活性種
及びイオンになりエツチングが開始される。励起及び解
離された活性種及びイオンはＳｉ基板３２の５ｉ−８ｉ
結合に化学的に作用し揮発性の５ｉＣ１４を生成し基板
表面から脱離し、その後新たにＣ１２ガス３３が吸着し
エツチングが進行するが、５ｉ０２マスク３１の５ｉ−
０結合に対しては励起及び解離された活性種及びイオン
は化学的に作用しないため、５ｉ０２マスク３１はほと
んどエツチングされない。このときＳｉ基板３２のエツ
チング速度は５００Ａ／ｍｉｎ、、また５ｉ０２マスク
３１のエツチング速度は２Ａ／ｍｉｎ、であり、両者の
選択比は２５０であった。従来のＲＩＥでは５０程度で
ある。また空間中で加速されたイオンの基板上への入射
が無いため、Ｓｉ基板３２への損傷はほとんど見られな
かった。またパターン側壁に吸着したＣ１２ガス３３は
電子ビーム３４の照射を受けないので励起及び解離され
ずエツチングには寄与せず、反応性イオンエツチングの
様に入射イオンの方向性の乱れによるパターン側壁のエ
ツチングも起こらないのでパターン側壁方向のエツチン
グもほとんど見られなかった。したがって第２図（ｄ）
に示すように２０分のエッチングによりＳｉ基板３２の
エツチング深さ１．ｕｍ、パターン側壁方向のエツチン
グのほとんど無い、低損（１かつ高精度なパターン転写
を行うことができた。

本実施例はＣＩ２ガスを用いた５ｉ０２マスクによるＳ
ｉ基板のエツチングに関するものであるが、本発明の実
施例はこれに限定されるものでは無く、例えばエツチン
グガスとしてＦ２、ＣｌＦ３、ＮＦ３、ＸｅＦ３等、マ
スク材料としてフォトレジスト、ＳｉＮｘ、Ｗ、　ＡＩ
等、またエツチング対象としてＧｅ、５ｉＧｅ、　Ｇａ
Ａｓ、　ＡｌＧａＡｓ、　５ｉ０２等を用いても良い。

またエツチングガスの導入圧力が被加工物の全面に吸着
し、その後電子ビーム照射により励起及び解離されエツ
チングを引き起こす圧力の範囲で自由に設定する事が出
来る。さらに照射に用いた電子ビームは吸着したエツチ
ングガスを励起及び解離し、エツチングを引き起こすこ
とができるものであれば、他の方式の電子銃から得られ
る他の電流密度の電子ビームを用いても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、真空雰囲気下で
マスク材を用いて基板上にパターン転写を行うドライエ
ツチングに於て、真空雰囲気下に設置した被エツチング
物たる基板上、エツチングガスを吸着させる工程及び、
前記エツチングガス吸着基板に電子ビームを全面照射す
る工程とを含む事を特徴とする、電子ビーム励起ドライ
エツチング方法によって、従来法と比較して選択比が高
く低損傷かつ高精度なパターン転写を行う事が出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための基板の部分断面
図、第２図は本発明の一実施例を説明するための基板の
部分断面図、第３図は従来技術を説明するための基板の
部分断面図である。 図において １１・９．イオン、１２・・・活性種、１３・・・マス
ク材、１４・・・基板、１５・・・損傷、２１・・・エ
ツチングガス、２２１０．マスク材、２３・・・基板、
２４・・・電子ビーム、３１・・・５ｉ０２マスク、３
２・・・５ｉ０２基板、３３・・・ＣＩ２ガス、３４・
・・電子ビームである。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にマスク材が形成された基板に真空雰囲気下
   でエッチングガスを流し電子ビームを全面照射してマス
   ク材に被われていない部分をエッチングすることを特徴
   とする電子ビーム励起ドライエッチング方法。