JPH05211139A - 電磁波励起プラズマエッチング方法 - Google Patents
電磁波励起プラズマエッチング方法Info
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- JPH05211139A JPH05211139A JP1490192A JP1490192A JPH05211139A JP H05211139 A JPH05211139 A JP H05211139A JP 1490192 A JP1490192 A JP 1490192A JP 1490192 A JP1490192 A JP 1490192A JP H05211139 A JPH05211139 A JP H05211139A
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- electromagnetic wave
- plasma
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- plasma etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体集積回路の微細加工に伴って加工材料面
に段差が発生する場合に、高段差のある加工面を異方性
を保ちながら加工材料下層の膜厚を減少させずにエッチ
ングする。 【構成】半導体シリコン４などの被エッチング材料の表
面段差１の生じている部分にエキシマレーザー光（波長
２４８ｎｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマ
スク３を介して選択的に照射する。そして、この手順を
繰り返しながらプラズマを用いてエッチングする。また
は電磁波２を基板全面に照射する際、レーザー光の強度
を補正するフィルター６を用いて行う。
に段差が発生する場合に、高段差のある加工面を異方性
を保ちながら加工材料下層の膜厚を減少させずにエッチ
ングする。 【構成】半導体シリコン４などの被エッチング材料の表
面段差１の生じている部分にエキシマレーザー光（波長
２４８ｎｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマ
スク３を介して選択的に照射する。そして、この手順を
繰り返しながらプラズマを用いてエッチングする。また
は電磁波２を基板全面に照射する際、レーザー光の強度
を補正するフィルター６を用いて行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁波を用いて半導体物
質中の電子を選択的に励起しながらプラズマエッチング
を行う電磁波励起プラズマエッチング方法に関する。
質中の電子を選択的に励起しながらプラズマエッチング
を行う電磁波励起プラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路などの電子デバイスの製
造のための高速化、高集積化に伴い、高精度、高品質に
微細パターンを形成できるエッチイング方法が望まれて
いる。プラズマを用いたエッチング方法としては、例え
ば、ゲート電極形成の際、図２の断面図に示すように、
プラズマ発生室７内に平板電極８を設置して基板９のエ
ッチングを行うＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置
などが従来より広く使われている。さらに近年、特開昭
５６−１５５５３５号公報や特開昭６０−１３４４２３
号公報に所載されているように、マイクロ波と磁場によ
る電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）現象を利用したエ
ッチング装置がＲＩＥ装置に替わりつつある。図３は特
開昭６０−１３４４２３号公報に所載されているＥＣＲ
エッチング装置の断面図である。すなわち、マグネトロ
ン１２からのマイクロ波１３と、空芯ソレノイド１１に
よる磁場とのＥＣＲ共鳴点１４において処理ガスをプラ
ズマ化し、プラズマ発生室１０内で基板９のエッチング
を行う。以上のエッチング方法は基本的に電界や電磁界
を用いて処理ガスを放電させてプラズマ化し、それによ
って材料をエッチングするものである。
造のための高速化、高集積化に伴い、高精度、高品質に
微細パターンを形成できるエッチイング方法が望まれて
いる。プラズマを用いたエッチング方法としては、例え
ば、ゲート電極形成の際、図２の断面図に示すように、
プラズマ発生室７内に平板電極８を設置して基板９のエ
ッチングを行うＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置
などが従来より広く使われている。さらに近年、特開昭
５６−１５５５３５号公報や特開昭６０−１３４４２３
号公報に所載されているように、マイクロ波と磁場によ
る電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）現象を利用したエ
ッチング装置がＲＩＥ装置に替わりつつある。図３は特
開昭６０−１３４４２３号公報に所載されているＥＣＲ
エッチング装置の断面図である。すなわち、マグネトロ
ン１２からのマイクロ波１３と、空芯ソレノイド１１に
よる磁場とのＥＣＲ共鳴点１４において処理ガスをプラ
ズマ化し、プラズマ発生室１０内で基板９のエッチング
を行う。以上のエッチング方法は基本的に電界や電磁界
を用いて処理ガスを放電させてプラズマ化し、それによ
って材料をエッチングするものである。
【０００３】一方、プラズマを用いないエッチング方法
としては、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏ１．２４，Ｎ
ｏ．１，１９８５，ｐｐ６８〜７４に記載されている光
励起エッチングが公知の技術となっている。このエッチ
ング方法は図４の断面図に示すように、塩素ガス１５を
導入した真空装置１８内に基板９を設置し、この基板表
面上にレンズ１７で集光した水銀ランプ１６の光を照射
することによってエッチングするものである。
としては、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏ１．２４，Ｎ
ｏ．１，１９８５，ｐｐ６８〜７４に記載されている光
励起エッチングが公知の技術となっている。このエッチ
ング方法は図４の断面図に示すように、塩素ガス１５を
導入した真空装置１８内に基板９を設置し、この基板表
面上にレンズ１７で集光した水銀ランプ１６の光を照射
することによってエッチングするものである。
【０００４】このエッチングのメカニズムとしては、水
銀ランプ光の紫外線によって半導体中の電子が励起さ
れ、エッチング反応の促進に寄与する現象を利用したも
のであり、これは被エッチング材料のドーピング濃度に
よってエッチング速度が異なる事実からも説明できる。
すなわち、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏ
１．３８，Ｎｏ．３，Ｊｕｌｙ，１９８８，ｐｐ．２０
５７〜２０６２及びＪｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ ６４（１１），Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１
９８８，ｐｐ．６５１０〜６５１４に記載されているよ
うに、一般に塩素ガスやフッ素ガスを用いたシリコンの
プラズマエッチングでは、ｎ型シリコン、ノンドープシ
リコン、ｐ型シリコンの順にエッチング速度が大きくな
ることが知られている。これは、エッチング種と材料内
部の電子の電荷交換効果によって起こる現象であると理
解されている。
銀ランプ光の紫外線によって半導体中の電子が励起さ
れ、エッチング反応の促進に寄与する現象を利用したも
のであり、これは被エッチング材料のドーピング濃度に
よってエッチング速度が異なる事実からも説明できる。
すなわち、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏ
１．３８，Ｎｏ．３，Ｊｕｌｙ，１９８８，ｐｐ．２０
５７〜２０６２及びＪｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ ６４（１１），Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１
９８８，ｐｐ．６５１０〜６５１４に記載されているよ
うに、一般に塩素ガスやフッ素ガスを用いたシリコンの
プラズマエッチングでは、ｎ型シリコン、ノンドープシ
リコン、ｐ型シリコンの順にエッチング速度が大きくな
ることが知られている。これは、エッチング種と材料内
部の電子の電荷交換効果によって起こる現象であると理
解されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては、図２，図３に示したようにプラズマ
のみを用いたエッチング方法は、異方性、選択性の両立
が困難であるだけでなく、加工材料面に半導体集積回路
の構造形成に伴って発生する段差がある場合にはエッチ
ング残りの発生を余儀なくされる。この問題を解決する
には、従来技術では単純に処理時間を延ばして対応する
しか方法がない。このため、例えばゲート電極形成の工
程では、被エッチング材料の下層にあるシリコン酸化膜
と被エッチング材料との選択性が悪いと、エッチングの
ストッパーとなるはずのシリコン酸化膜がエッチングさ
れてしまい、シリコン酸化膜下層にあるシリコン基板表
面が露出してしまう問題点があった。
の技術においては、図２，図３に示したようにプラズマ
のみを用いたエッチング方法は、異方性、選択性の両立
が困難であるだけでなく、加工材料面に半導体集積回路
の構造形成に伴って発生する段差がある場合にはエッチ
ング残りの発生を余儀なくされる。この問題を解決する
には、従来技術では単純に処理時間を延ばして対応する
しか方法がない。このため、例えばゲート電極形成の工
程では、被エッチング材料の下層にあるシリコン酸化膜
と被エッチング材料との選択性が悪いと、エッチングの
ストッパーとなるはずのシリコン酸化膜がエッチングさ
れてしまい、シリコン酸化膜下層にあるシリコン基板表
面が露出してしまう問題点があった。
【０００６】また、図４に示したように、プラズマを用
いずに塩素ガス中で、水銀ランプ光のようなインコヒー
レント光（電磁波）によるエッチングの場合には、エッ
チング反応は化学反応が主体となることから、エッチン
グ形状が等方的になり異方性が得られない問題点があ
る。さらに、加工材料面に半導体集積回路の構造形成に
伴って発生する段差がある場合には、プラズマのみの場
合よりも十分に対応できない問題点がある。
いずに塩素ガス中で、水銀ランプ光のようなインコヒー
レント光（電磁波）によるエッチングの場合には、エッ
チング反応は化学反応が主体となることから、エッチン
グ形状が等方的になり異方性が得られない問題点があ
る。さらに、加工材料面に半導体集積回路の構造形成に
伴って発生する段差がある場合には、プラズマのみの場
合よりも十分に対応できない問題点がある。
【０００７】本発明は、高段差のある加工材料につい
て、異方性を保ちながら下地の膜厚を減少させずにエッ
チングするために、コヒーレンス性の高い電磁波を半導
体表面上に照射しながらプラズマエッチングするという
方法である。
て、異方性を保ちながら下地の膜厚を減少させずにエッ
チングするために、コヒーレンス性の高い電磁波を半導
体表面上に照射しながらプラズマエッチングするという
方法である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は次のように構成
さている。シリコンの直接バンドギャップ以上のエネル
ギーをもつ電磁波をシリコン表面に照射すると、被加工
材料内部において過剰の電子が価電子帯から伝導体へ、
あるいは禁止帯中の不純物準位にトラップされた電子が
伝導体へ遷移する。つまり、エネルギー２．５ｅＶ以
上、すなわち波長４９６ｎｍ以下の電磁波は、被加工材
料である半導体シリコン内部に過剰の電子を励起させる
のに十分な大きさをもっている。また、電磁波のコーヒ
ーレンス性が高いとシリコン半導体内部での励起密度が
増大し、シリコン半導体表面で局所的に選択励起が可能
となる。
さている。シリコンの直接バンドギャップ以上のエネル
ギーをもつ電磁波をシリコン表面に照射すると、被加工
材料内部において過剰の電子が価電子帯から伝導体へ、
あるいは禁止帯中の不純物準位にトラップされた電子が
伝導体へ遷移する。つまり、エネルギー２．５ｅＶ以
上、すなわち波長４９６ｎｍ以下の電磁波は、被加工材
料である半導体シリコン内部に過剰の電子を励起させる
のに十分な大きさをもっている。また、電磁波のコーヒ
ーレンス性が高いとシリコン半導体内部での励起密度が
増大し、シリコン半導体表面で局所的に選択励起が可能
となる。
【０００９】前記の特徴をもつ電磁波を、半導体集積回
路の構造形成に伴って発生する加工材料面の段差にあわ
せて、エッチング深さが大きい部分に選択的に電磁波を
照射する。これによって、エッチング深さの大きい部分
と小さい部分について、エッチングの物理化学反応速度
がほぼ等価であるようにしたものである。
路の構造形成に伴って発生する加工材料面の段差にあわ
せて、エッチング深さが大きい部分に選択的に電磁波を
照射する。これによって、エッチング深さの大きい部分
と小さい部分について、エッチングの物理化学反応速度
がほぼ等価であるようにしたものである。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１（Ａ）は本発明の第１の実施例のエッチング方
法を説明する断面図である。段差を有する任意の材料５
上に形成された半導体シリコン４などの被エッチング材
料の表面段差１の生じている部分、すなわちエッチング
深さの大きい部分にエキシマレーザー光（波長２４８ｎ
ｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマスク３を
介して選択的に照射し、シリコン半導体材料内部の電子
を励起させる。エッチング深さの小さい部分は、電磁波
の強度を減少させて前記と同様に基板に照射する。この
手順を繰り返しながら、従来方式のプラズマを用いてエ
ッチングする。
る。図１（Ａ）は本発明の第１の実施例のエッチング方
法を説明する断面図である。段差を有する任意の材料５
上に形成された半導体シリコン４などの被エッチング材
料の表面段差１の生じている部分、すなわちエッチング
深さの大きい部分にエキシマレーザー光（波長２４８ｎ
ｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマスク３を
介して選択的に照射し、シリコン半導体材料内部の電子
を励起させる。エッチング深さの小さい部分は、電磁波
の強度を減少させて前記と同様に基板に照射する。この
手順を繰り返しながら、従来方式のプラズマを用いてエ
ッチングする。
【００１１】図１（Ｂ）は本発明の第２の実施例を説明
する断面図である。半導体シリコン４などの被エッチン
グ材料の表面段差１の生じている部分、すなわちエッチ
ング深さの大きい部分にエキシマレーザー光（波長２４
８ｎｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマスク
３を介して基板前面に向かって照射させる。この時、基
板の上部にレーザー光の強度を補正するフィルター６を
基板に接しないように設ける。このフィルター６は、基
板表面の起伏に合わせて透過強度を変化させる役目をす
る。すなわち、エッチング深さの大きい部分に電磁波が
強く照射されるようにする。以上のように電磁波を照射
しながら、従来方式のプラズマを用いてエッチングす
る。
する断面図である。半導体シリコン４などの被エッチン
グ材料の表面段差１の生じている部分、すなわちエッチ
ング深さの大きい部分にエキシマレーザー光（波長２４
８ｎｍ）などのコヒーレンス性の高い電磁波２をマスク
３を介して基板前面に向かって照射させる。この時、基
板の上部にレーザー光の強度を補正するフィルター６を
基板に接しないように設ける。このフィルター６は、基
板表面の起伏に合わせて透過強度を変化させる役目をす
る。すなわち、エッチング深さの大きい部分に電磁波が
強く照射されるようにする。以上のように電磁波を照射
しながら、従来方式のプラズマを用いてエッチングす
る。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、被加工材
料である半導体シリコン表面上に、コヒーレンス性の高
いで電磁波を試料表面上の段差に合わせて照射する事に
よって、被加工材料内部に選択的な電子励起状態を作り
出し、高段差のある加工面を異方性を保ちながら下地の
膜厚を減少させずにエッチングできる効果を有する。
料である半導体シリコン表面上に、コヒーレンス性の高
いで電磁波を試料表面上の段差に合わせて照射する事に
よって、被加工材料内部に選択的な電子励起状態を作り
出し、高段差のある加工面を異方性を保ちながら下地の
膜厚を減少させずにエッチングできる効果を有する。
【図１】本発明の実施例を説明する図で、同図（Ａ）は
第１の実施例の断面図、同図（Ｂ）は第２の実施例の断
面図である。
第１の実施例の断面図、同図（Ｂ）は第２の実施例の断
面図である。
【図２】従来のＲＩＥ装置の断面図である。
【図３】従来のＥＣＲプラズマエッチング装置の断面図
である。
である。
【図４】従来の光励起エッチング方法を示す断面図であ
る。
る。
１ 表面段差 ２ 電磁波 ３ マスク ４ 半導体シリコン ５ 段差を有する任意の材料 ６ フィルター ７ プラズマ発生室 ８ 平板電極 ９ 基板 １０ プラズマ発生室 １１ 空芯ソレノイド １２ マグネトロン １３ マイクロ波 １４ ＥＣＲ共鳴点 １５ 塩素ガス １６ 水銀ランプ １７ 集光レンズ １８ 真空装置
Claims (1)
- 【請求項１】 コヒーレンス性が高くかつ波長４９６ｎ
ｍ以下の電磁波を、被加工材料である半導体シリコン表
面に選択的に照射しながらプラズマエッチングすること
を特徴とする電磁波励起プラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490192A JPH05211139A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 電磁波励起プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490192A JPH05211139A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 電磁波励起プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211139A true JPH05211139A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11873895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1490192A Withdrawn JPH05211139A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 電磁波励起プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211139A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011062162A1 (ja) * | 2009-11-17 | 2011-05-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料処理装置、試料処理システム及び試料の処理方法 |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP1490192A patent/JPH05211139A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011062162A1 (ja) * | 2009-11-17 | 2011-05-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料処理装置、試料処理システム及び試料の処理方法 |
| JPWO2011062162A1 (ja) * | 2009-11-17 | 2013-04-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料処理装置、試料処理システム及び試料の処理方法 |
| JP5560285B2 (ja) * | 2009-11-17 | 2014-07-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料処理装置、試料処理システム及び試料の処理方法 |
| US9390941B2 (en) | 2009-11-17 | 2016-07-12 | Hitachi High-Technologies Corporation | Sample processing apparatus, sample processing system, and method for processing sample |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |