JPH05136097A - 微細加工方法および微細加工装置 - Google Patents

微細加工方法および微細加工装置

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JPH05136097A
JPH05136097A JP29333391A JP29333391A JPH05136097A JP H05136097 A JPH05136097 A JP H05136097A JP 29333391 A JP29333391 A JP 29333391A JP 29333391 A JP29333391 A JP 29333391A JP H05136097 A JPH05136097 A JP H05136097A
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JP
Japan
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electron beam
sample
deposited film
organic
semiconductor
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JP29333391A
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English (en)
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Masami Ozaki
雅美 尾崎
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一の高真空装置内にて化合物半導体表面の
清浄度を維持したまま微細加工を行う。 【構成】 化合物半導体を回転式試料台3上にのせ、炭
化水素ガスと電子銃5より照射される電子ビームを用い
て、該化合物半導体上に選択的に有機堆積膜14を形成
し、炭化水素/水素混合ガス雰囲気中でカソード1及び
アノード2からなる平行平板電極に高周波電界をかけ、
該有機堆積膜14をマスクにして反応性イオンエッチン
グを行った後、酸素プラズマアッシングにより該有機堆
積膜を除去することにより、同一装置内で微細加工を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造方法及び半
導体製造装置に関し、特に化合物半導体の微細加工にお
いて使用されるドライエッチング方法及び微細加工装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の微細加工装置及び化合物半導体の
微細加工方法について、図6及び図7を参照して説明す
る。
【0003】従来、この種の微細加工装置は、図6に示
すように、カソード1及びアノード2からなる平行平板
電極と、高周波電源4と、試料取出口6と、ガス導入口
7と、真空排気装置8からなっていた。この装置では、
試料取出口6より、カソード1上に試料9をセットし、
真空排気装置8により装置内圧力が10-6Torr台に
到達するまで排気する。
【0004】続いて、ガス導入口7より指定のガスを導
入しながら、高周波電源4により平行平板電極に13.
56MHzの高周波電界をかけ、プラズマ放電を発生さ
せることにより、試料9に反応性イオンエッチングを行
う。
【0005】一方、この種の化合物半導体の微細加工方
法は、図7の(a)に示すように、化合物半導体基板1
1上に、厚さ約1.5μmのポジ型電子ビームレジスト
20を塗布し、熱処理を行った後、(b)に示すように
電子ビーム露光装置で電子ビーム13を露光する。次に
電子ビームを照射した部分のポジ型電子ビームレジスト
20を現像により除去し、開口部19を形成する[図7
の(c)]。
【0006】続いて、(d)に示すようにポジ型電子ビ
ームレジスト20をマスクにして、メタン/水素混合ガ
スを用いて反応性イオンエッチングを施し、微細加工形
状17を形成し、然る後、ポジ型電子ビームレジスト2
0を除去する[図7の(e)]ことにより行っていた
(例えば、Electron.Lett.23(16)
857(’87)参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の微
細加工装置及び化合物半導体の微細加工方法によれば、
各工程において異なる装置を使用するため、プロセス工
程が煩雑である。また、各工程間において大気を経由す
るため、大気中の水分や浮遊物により化合物半導体表面
が汚染され、化合物半導体素子の特性及び信頼性に著し
い劣化を及ぼすという問題があった。
【0008】本発明の目的は、同一の高真空装置内にて
化合物半導体表面の清浄度を維持したまま微細加工を行
う微細加工方法とその装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による微細加工方法においては、電子ビーム
と反応性ガスとを用いた微細加工方法において、少なく
ともメタン,エタンを含む炭化水素ガス雰囲気中で電子
ビームを半導体基板上に照射し、電子ビームを照射した
部分の該半導体基板上に選択的に有機堆積膜を形成する
工程と、該有機堆積膜をマスクにして半導体露出部の半
導体層をエッチング除去する工程と、該有機堆積膜を酸
素プラズマアッシングにより除去する工程とを有し、該
全工程を同一装置内で行うものである。
【0010】また、電子ビームと反応性ガスとを用いた
微細加工方法において、少なくともメタン,エタンを含
む炭化水素ガスをプラズマ化することにより、半導体基
板上全面に有機堆積膜を形成する工程と、酸素雰囲気中
で電子ビームを該半導体基板上に照射し、電子ビーム照
射部のみ該有機堆積膜を選択的に除去し、半導体露出部
を形成する工程と、該半導体露出部の半導体層のみをエ
ッチング除去する工程と、該有機堆積膜を酸素プラズマ
アッシングにより除去する工程とを有し、該全工程を同
一装置内で行うものである。
【0011】また、本発明による微細加工装置において
は、平行平板電極と、試料台と、高周波電源と、試料取
出口と、ガス導入口と、真空排気装置と、電子銃と、姿
勢転換機構とを有する微細加工装置であって、平行平板
電極は、カソード及びアノードの対であり、試料台は、
試料を設置する台として一方の電極に設けられたもので
あり、高周波電源は、平行平板電極間にプラズマ放電を
発生せしめる電源であり、試料取出口は、試料台上の試
料の出し入れを行うものであり、ガス導入口は、反応ガ
スを装置内部に導入するものであり、真空排気装置は、
装置内部を脱気するものであり、電子銃は、試料台上の
試料に電子ビームを照射するものであり、姿勢転換機構
は、電子ビームを試料上の任意の位置に照射させる姿勢
に試料台又は電子銃を転換する機構である。
【0012】
【作用】化合物半導体を回転式試料台上にのせ、炭化水
素ガスと電子銃より照射される電子ビームを用いて、該
化合物半導体上に選択的に有機堆積膜を形成し、炭化水
素/水素混合ガス雰囲気中でカソード及びアノードから
なる平行平板電極に高周波電界をかけ、該有機堆積膜を
マスクにして反応性イオンエッチングを行った後、酸素
プラズマアッシングにより該有機堆積膜を除去すること
により、同一装置内で微細加工を行う。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1,図2は、本発明に用いる装置の実施
例の断面図である。
【0014】(実施例1)本実施例に用いられる微細加
工装置は、図1に示しされるように、直径150〜50
0mmのカソード1及びアノード2からなる平行平板電
極と、カソード1上の回転式試料台3と、高周波電源4
と、電子銃5と、試料取出口6と、ガス導入口7と、真
空排気装置8を有する。
【0015】回転式試料台3は、図2に示すように、電
子ビーム照射時には電子銃5と対向しうるような回転機
構を備えている。
【0016】試料取出口6より、試料9を回転式試料台
3上にセットする。真空排気装置8により、装置内圧力
が10-6Torr台に到達するまで排気する。次に回転
式試料台3を図2のように回転起立させて姿勢を転換
し、電子銃5と対向させ、ガス導入口7より指定のガス
を導入しながら、電子銃5より電子ビームを照射し、マ
スク形成を行う。なお、電子ビームの照射に際しては、
電子銃の姿勢を転換してもよい。
【0017】続いて、回転式試料台3を再び図1のよう
にカソード1上に戻し、ガス導入口7より指定のガスを
導入しながら、高周波電源4により平行平板電極に1
3.56MHzの高周波電界をかけ、プラズマ放電を発
生させることにより、試料9に反応性イオンエッチング
を施す。然る後、ガス導入口7より酸素を導入し、酸素
プラズマアッシングにより、マスクの除去を行う。
【0018】本発明により、マスク形成,エッチング,
マスク除去を高真空の同一装置内で行うことが可能とな
る。
【0019】(実施例2)図3は、本発明に用いられる
微細加工装置の他の実施例の断面図である。本実施例に
用いられる微細加工装置は、図3に示されるように、直
径150〜500mmのカソード1及びアノード2から
なる平行平板電極と、高周波電源4と、電子銃5と、試
料取出口6と、ガス導入口7と、真空排気装置8と、直
流電源10とを有する。
【0020】試料取出口6より、試料9を回転式試料台
3上にセットする。真空排気装置8により、装置内圧力
が10-6Torr台に到達するまで排気する。次に、ガ
ス導入口7より指定のガスを導入しながら、電子銃5よ
り電子ビームを照射し、マスク形成を行う。
【0021】この時、直流電源10を平行平板電極間に
カソード1からアノード2の方向に電界を生じせしめる
ようにかけ、これにより、試料9に対して平行に入射し
てくる電子ビームは、試料9上において試料表面に対し
て垂直入射するようにビームの方向を変えられる。
【0022】マスク形成後、ガス導入口7より指定のガ
スを導入しながら、高周波電源4により平行平板電極に
13.56MHzの高周波電界をかけ、プラズマ放電を
発生させることにより、試料9に反応性イオンエッチン
グを施す。然る後、ガス導入口7より酸素を導入し、酸
素プラズマアッシングにより、マスクの除去を行う。本
発明により、マスク形成,エッチング,マスク除去を高
真空の同一装置内で行うことが可能となる。
【0023】(実施例3)図4は、本発明方法の実施例
の工程断面図である。本実施例は、化合物半導体基板1
1上にメタン12雰囲気中で電子ビーム13を照射する
[図4(a)]。電子ビーム照射部において、電子ビー
ムによるメタンの解離・重合反応が起こり、選択的に有
機堆積膜14が形成される[図4(b)]。続いて、こ
の有機堆積膜14をマスクにして、メタン/水素混合ガ
スによる反応性イオンエッチングを行う。
【0024】13.56MHzの高周波電界により生じ
たメタンイオン15及び水素イオン16により、化合物
半導体基板11がエッチングされ、微細加工形状17が
形成される[図4(c)]。このとき、メタン/水素混
合ガスの体積混合比は1:10である。然る後、酸素プ
ラズマアッシングにより、有機堆積膜14を除去し、微
細加工形状17を得るものである[図4(d)]。
【0025】本実施例は、第1の実施例及び第2の実施
例のいずれの微細加工装置を用いても可能である。
【0026】(実施例4)図5は、本発明の方法の他の
実施例の工程断面図である。本実施例は、メタン12を
プラズマにより解離し、化合物半導体基板11上に有機
堆積膜14を形成する。このとき、プラズマの放電周波
数は13.56MHz,ガス圧は約10Paである[図
5(a)及び(b)]。次に、酸素18の雰囲気中で有
機堆積膜14に電子ビーム13を照射する。
【0027】電子ビーム照射部の有機堆積膜14は、選
択的に酸素18と反応し、CO2及びH2Oを生成して除
去され[図5(c)]、有機堆積膜14上に開口部19
が形成される[図5(d)]。
【0028】続いて、有機堆積膜14をマスクにして、
メタン/水素混合ガスによる反応性イオンエッチングを
施す。13.56MHzの高周波電界により生じたメタ
ンイオン15及び水素イオン16により、開口部19の
下の化合物半導体基板11がエッチングされ、微細加工
形状17が形成される[図5(e)]。
【0029】このとき、メタン/水素混合ガスの体積混
合比は1:10である。然る後、酸素プラズマアッシン
グにより、有機堆積膜14を除去し、微細加工形状17
を得るものである[図5(f)]。
【0030】本実施例は、第1の実施例及び第2の実施
例のいずれの微細加工装置を用いても可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、同一装置
内においてマスク形成,エッチング,マスク除去が可能
であるので、プロセスの工程能力が向上するという効果
を有する。また、各工程が高真空中において行われるの
で、化合物半導体表面の清浄度が保たれ、化合物半導体
素子の特性及び信頼性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に用いられる微細加工装
置の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に用いられる微細加工装
置の断面図(電子ビーム照射の場合)である。
【図3】本発明の第2の実施例に用いられる微細加工装
置の断面図である。
【図4】本発明の一実施例を示す工程断面図である。
【図5】本発明の一実施例を示す工程断面図である。
【図6】従来例の微細加工装置の断面図である。
【図7】従来例の工程断面図である。
【符号の説明】
1 カソード 2 アノード 3 回転式試料台 4 高周波電源 5 電子銃 6 試料取出口 7 ガス導入口 8 真空排気装置 9 試料 10 直流電源 11 化合物半導体基板 12 メタン 13 電子ビーム 14 有機堆積膜 15 メタンイオン 16 水素イオン 17 微細加工形状 18 酸素 19 開口部 20 ポジ型電子ビームレジスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームと反応性ガスとを用いた微細
    加工方法において、少なくともメタン,エタンを含む炭
    化水素ガス雰囲気中で電子ビームを半導体基板上に照射
    し、電子ビームを照射した部分の該半導体基板上に選択
    的に有機堆積膜を形成する工程と、 該有機堆積膜をマスクにして半導体露出部の半導体層を
    エッチング除去する工程と、該有機堆積膜を酸素プラズ
    マアッシングにより除去する工程とを有し、 該全工程を同一装置内で行うことを特徴とする微細加工
    方法。
  2. 【請求項2】 電子ビームと反応性ガスとを用いた微細
    加工方法において、少なくともメタン,エタンを含む炭
    化水素ガスをプラズマ化することにより、半導体基板上
    全面に有機堆積膜を形成する工程と、 酸素雰囲気中で電子ビームを該半導体基板上に照射し、
    電子ビーム照射部のみ該有機堆積膜を選択的に除去し、
    半導体露出部を形成する工程と、 該半導体露出部の半導体層のみをエッチング除去する工
    程と、 該有機堆積膜を酸素プラズマアッシングにより除去する
    工程とを有し、該全工程を同一装置内で行うことを特徴
    とする微細加工方法。
  3. 【請求項3】 平行平板電極と、試料台と、高周波電源
    と、試料取出口と、ガス導入口と、真空排気装置と、電
    子銃と、姿勢転換機構とを有する微細加工装置であっ
    て、 平行平板電極は、カソード及びアノードの対であり、 試料台は、試料を設置する台として一方の電極に設けら
    れたものであり、 高周波電源は、平行平板電極間にプラズマ放電を発生せ
    しめる電源であり、 試料取出口は、試料台上の試料の出し入れを行うもので
    あり、 ガス導入口は、反応ガスを装置内部に導入するものであ
    り、 真空排気装置は、装置内部を脱気するものであり、 電子銃は、試料台上の試料に電子ビームを照射するもの
    であり、 姿勢転換機構は、電子ビームを試料上の任意の位置に照
    射させる姿勢に試料台又は電子銃を転換する機構である
    ことを特徴とする微細加工装置。
JP29333391A 1991-11-08 1991-11-08 微細加工方法および微細加工装置 Pending JPH05136097A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395347B1 (en) * 1993-11-30 2002-05-28 Seiko Instruments Inc. Micromachining method for workpiece observation
JP2010130013A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Fei Co レーザ・アブレーション微細機械加工用の荷電粒子ビーム・マスキング
WO2019181820A1 (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社Param 電子銃

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