JPH0529266A - 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 - Google Patents
電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置Info
- Publication number
- JPH0529266A JPH0529266A JP3201116A JP20111691A JPH0529266A JP H0529266 A JPH0529266 A JP H0529266A JP 3201116 A JP3201116 A JP 3201116A JP 20111691 A JP20111691 A JP 20111691A JP H0529266 A JPH0529266 A JP H0529266A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- dry etching
- electron
- plasma
- shower
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大電流、大面積かつ低加速の電子シャワ―を
実現し、効率的に電子ビ―ム励起ドライエッチングを行
う。 【構成】 電子ビ―ム励起ドライエッチングに際して、
ＥＣＲプラズマ中の電子を引き出して電子シャワ―１１
１を得ると共に、被加工物表面にガスノズルを介して反
応ガスを照射し、反応ガス１０７および中性ラジカル１
０８の吸着層と被加工物構成原子との化学反応を電子線
照射により励起してエッチングを行う。
実現し、効率的に電子ビ―ム励起ドライエッチングを行
う。 【構成】 電子ビ―ム励起ドライエッチングに際して、
ＥＣＲプラズマ中の電子を引き出して電子シャワ―１１
１を得ると共に、被加工物表面にガスノズルを介して反
応ガスを照射し、反応ガス１０７および中性ラジカル１
０８の吸着層と被加工物構成原子との化学反応を電子線
照射により励起してエッチングを行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子線を利用することに
より低損傷の微細構造形成を行う電子ビーム励起ドライ
エッチングをより効果的に行うためのドライエッチング
方法ならびに装置に関するものである。
より低損傷の微細構造形成を行う電子ビーム励起ドライ
エッチングをより効果的に行うためのドライエッチング
方法ならびに装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＬＳＩ製造工程の微細加工におい
ては、図４（ａ）に示すように、被加工物４０４上のマ
スク材４０３で形成されたレジストパターンを反応ガス
のプラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
により転写することでハーフミクロン程度の微細構造を
形成している。しかし、この方法では半導体基板をプラ
ズマまたはプラズマ内で生成された荷電粒子に曝すた
め、イオン衝撃による加工損傷４０５を生じることが問
題となっている。一方、電子ビーム励起ドライエッチン
グは、図３（ａ）に示すように、被加工物３０４表面に
形成した反応ガスの吸着層３０１に電子ビーム３０５を
照射して化学反応を促進し、加工物の表面原子３０３を
反応ガスとの揮発性反応生成物３０６として取り除く加
工法である。本加工法においては従来の反応性イオンエ
ッチングで用いているイオンに比べて質量がはるかに小
さい電子の照射に伴う被加工物表面での化学反応を利用
しているため、低損傷の加工が期待できる。さらに電界
により直進性を持った電子によるアシスト効果であるた
め、従来のイオンエッチングと同様の異方性エッチング
が可能である。
ては、図４（ａ）に示すように、被加工物４０４上のマ
スク材４０３で形成されたレジストパターンを反応ガス
のプラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
により転写することでハーフミクロン程度の微細構造を
形成している。しかし、この方法では半導体基板をプラ
ズマまたはプラズマ内で生成された荷電粒子に曝すた
め、イオン衝撃による加工損傷４０５を生じることが問
題となっている。一方、電子ビーム励起ドライエッチン
グは、図３（ａ）に示すように、被加工物３０４表面に
形成した反応ガスの吸着層３０１に電子ビーム３０５を
照射して化学反応を促進し、加工物の表面原子３０３を
反応ガスとの揮発性反応生成物３０６として取り除く加
工法である。本加工法においては従来の反応性イオンエ
ッチングで用いているイオンに比べて質量がはるかに小
さい電子の照射に伴う被加工物表面での化学反応を利用
しているため、低損傷の加工が期待できる。さらに電界
により直進性を持った電子によるアシスト効果であるた
め、従来のイオンエッチングと同様の異方性エッチング
が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、電子ビ
ーム励起ドライエッチングは低損傷の微細構造を形成す
る加工法として優れたものであるが、電子線源として通
常のフィラメントタイプの電子銃を用いた場合には、電
流密度の高い低加速の電子シャワーを得ることは困難で
あるだけでなく、反応ガス導入時にフィラメント保護の
ために差動排気を行う必要がある。本発明は上記のよう
な問題を解決して、大電流、大面積かつ低加速の電子シ
ャワーを得ることができ、効率的に電子ビーム励起ドラ
イエッチングを行うことの可能な電子ビーム励起ドライ
エッチング方法および該方法に用いられる装置を提供す
ることを目的とする。
ーム励起ドライエッチングは低損傷の微細構造を形成す
る加工法として優れたものであるが、電子線源として通
常のフィラメントタイプの電子銃を用いた場合には、電
流密度の高い低加速の電子シャワーを得ることは困難で
あるだけでなく、反応ガス導入時にフィラメント保護の
ために差動排気を行う必要がある。本発明は上記のよう
な問題を解決して、大電流、大面積かつ低加速の電子シ
ャワーを得ることができ、効率的に電子ビーム励起ドラ
イエッチングを行うことの可能な電子ビーム励起ドライ
エッチング方法および該方法に用いられる装置を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料表面上に
反応ガスを吸着させた後、電子線を照射してエッチング
を行う電子ビーム励起ドライエッチング方法において、
電子線源として、ＥＣＲプラズマ内で生成した電子を用
い、該プラズマから実質的に電子のみを引き出して電子
シャワーとすることを特徴とする電子ビーム励起ドライ
エッチング方法である。また、その方法を実施するため
の装置はＥＣＲプラズマ生成室と、該プラズマ生成室に
引き出し電極を介して接続され、試料を載置する試料台
および反応ガスの導入システムを備えた加工室とを備え
てなることを特徴とする。即ち、本発明では、大電流、
大面積かつ低加速の電子シャワーを得るために、従来の
フィラメントタイプの電子銃に代わり、ＥＣＲプラズマ
内の高密度の電子をバイアスをかけて引き出すことで、
電子ビ―ム励起のための電子シャワ―を得る。これは各
種の方法により不活性ガスのプラズマを発生させ、この
中に生成された正イオン、中性ラジカルならびに電子の
中から引き出し電圧にプラスのバイアスをかけることで
電子のみを選択的に取り出し、電子シャワ―を得るもの
である。
反応ガスを吸着させた後、電子線を照射してエッチング
を行う電子ビーム励起ドライエッチング方法において、
電子線源として、ＥＣＲプラズマ内で生成した電子を用
い、該プラズマから実質的に電子のみを引き出して電子
シャワーとすることを特徴とする電子ビーム励起ドライ
エッチング方法である。また、その方法を実施するため
の装置はＥＣＲプラズマ生成室と、該プラズマ生成室に
引き出し電極を介して接続され、試料を載置する試料台
および反応ガスの導入システムを備えた加工室とを備え
てなることを特徴とする。即ち、本発明では、大電流、
大面積かつ低加速の電子シャワーを得るために、従来の
フィラメントタイプの電子銃に代わり、ＥＣＲプラズマ
内の高密度の電子をバイアスをかけて引き出すことで、
電子ビ―ム励起のための電子シャワ―を得る。これは各
種の方法により不活性ガスのプラズマを発生させ、この
中に生成された正イオン、中性ラジカルならびに電子の
中から引き出し電圧にプラスのバイアスをかけることで
電子のみを選択的に取り出し、電子シャワ―を得るもの
である。
【０００５】
【作用】図１を用いて、本発明の作用を説明する。大電
流の電子線を得るためには高密度のプラズマを発生可能
な電子サイクロトロン共鳴を利用したＥＣＲプラズマが
有効であり、本発明の方法では電子ビ―ム励起ドライエ
ッチングにおいて、図のような電子シャワ―用のプラズ
マ生成室１０１ならびに加工室１０５からなる加工装置
を用いる。ビ―ムの照射に際してはプラズマ生成室１０
１に不活性ガス１１２を導入してＥＣＲプラズマを発生
させ、引き出し電極１０３にプラスの低バイアスをかけ
ることで、大面積かつ低加速の電子シャワ―１１１を得
る。また反応ガス１０７は、加工室１０５に備えられた
反応ガスの導入システム、例えば被加工物１０４付近に
設けたガスノズル１０６を通じて照射する。このような
方法をとることにより被加工物１０４表面での反応ガス
圧を高くすることができるが、プラズマ生成室１０１へ
の反応ガスの混入のため、不活性ガスならびに反応性ガ
スのイオン１１０、中性ラジカル１０８および電子１０
９が生成される。しかし、一般にプラズマ内で生成され
るイオン種の大部分は正イオンであるから、引き出し電
極にプラスバイアスをかけることで、電子線のみを得る
ことができる。従って、基板表面に到達する反応性物質
はガスノズルから直接吹き付けられた反応ガス分子と、
プラズマから拡散した中性ラジカルであると言える。よ
って本装置を用いる電子ビ―ム励起ドライエッチング方
法は、反応ガスならびに中性ラジカルの吸着層と被加工
物構成原子との化学反応を電子ビ―ム照射により励起す
ることに基づいている。
流の電子線を得るためには高密度のプラズマを発生可能
な電子サイクロトロン共鳴を利用したＥＣＲプラズマが
有効であり、本発明の方法では電子ビ―ム励起ドライエ
ッチングにおいて、図のような電子シャワ―用のプラズ
マ生成室１０１ならびに加工室１０５からなる加工装置
を用いる。ビ―ムの照射に際してはプラズマ生成室１０
１に不活性ガス１１２を導入してＥＣＲプラズマを発生
させ、引き出し電極１０３にプラスの低バイアスをかけ
ることで、大面積かつ低加速の電子シャワ―１１１を得
る。また反応ガス１０７は、加工室１０５に備えられた
反応ガスの導入システム、例えば被加工物１０４付近に
設けたガスノズル１０６を通じて照射する。このような
方法をとることにより被加工物１０４表面での反応ガス
圧を高くすることができるが、プラズマ生成室１０１へ
の反応ガスの混入のため、不活性ガスならびに反応性ガ
スのイオン１１０、中性ラジカル１０８および電子１０
９が生成される。しかし、一般にプラズマ内で生成され
るイオン種の大部分は正イオンであるから、引き出し電
極にプラスバイアスをかけることで、電子線のみを得る
ことができる。従って、基板表面に到達する反応性物質
はガスノズルから直接吹き付けられた反応ガス分子と、
プラズマから拡散した中性ラジカルであると言える。よ
って本装置を用いる電子ビ―ム励起ドライエッチング方
法は、反応ガスならびに中性ラジカルの吸着層と被加工
物構成原子との化学反応を電子ビ―ム照射により励起す
ることに基づいている。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。本
実施例では、反応ガスとして塩素（Ｃｌ2）を用いたＧ
ａＡｓの電子ビ―ム励起ドライエッチングをＥＣＲプラ
ズマを用いた電子シャワ―により行ったエッチング例を
示す。本発明の実施に際しては、図２に示した超高真空
対応電子ビ―ム励起ドライエッチング装置を用いた。実
験装置は電子シャワ―用のＥＣＲプラズマ生成室２０１
ならびに反応ガス導入システムを備えた加工室２０４か
らなる。真空排気系２０７はタ―ボ分子ポンプならびに
ロ―タリ―ポンプを用い、１０-9Ｔｏｒｒ前半の超高真
空を得ることができる。また、試料搬送のための試料交
換室２０６を介して被加工物２０９を導入することによ
り、加工室２０４を大気に曝すことなく試料の交換が可
能である。加工室２０４の上部にはＥＣＲプラズマ生成
室２０１があり、外部に設けたマイクロ波発生器２１５
と導波管２１４を通じて連結されている。またプラズマ
生成室の外部には電子サイクロトロン共鳴用のマグネッ
ト２０２が設置されており、プラズマ生成室２０１内で
のＥＣＲプラズマの生成が可能である。加工室２０４に
は基板加熱および冷却機構を備えた試料台２０８が設置
されている。またプラズマ生成室２０１ならびに加工室
２０４にはマスフロ―コントロ―ラ２１２を介してアル
ゴンガス２１０と塩素ガス２１１を導入することができ
る。この際、被加工物への反応ガス（Ｃｌ2）の供給
は、試料台２０８上部に設けたガスノズル２１３を介し
て行った。さらに、プラズマ生成室２０１と加工室２０
４の間には引き出し電極２０３が設けてあり、プラズマ
内で生成された電子を引き出すことで、大面積かつ大電
流の低加速電子シャワ―を発生させた。
実施例では、反応ガスとして塩素（Ｃｌ2）を用いたＧ
ａＡｓの電子ビ―ム励起ドライエッチングをＥＣＲプラ
ズマを用いた電子シャワ―により行ったエッチング例を
示す。本発明の実施に際しては、図２に示した超高真空
対応電子ビ―ム励起ドライエッチング装置を用いた。実
験装置は電子シャワ―用のＥＣＲプラズマ生成室２０１
ならびに反応ガス導入システムを備えた加工室２０４か
らなる。真空排気系２０７はタ―ボ分子ポンプならびに
ロ―タリ―ポンプを用い、１０-9Ｔｏｒｒ前半の超高真
空を得ることができる。また、試料搬送のための試料交
換室２０６を介して被加工物２０９を導入することによ
り、加工室２０４を大気に曝すことなく試料の交換が可
能である。加工室２０４の上部にはＥＣＲプラズマ生成
室２０１があり、外部に設けたマイクロ波発生器２１５
と導波管２１４を通じて連結されている。またプラズマ
生成室の外部には電子サイクロトロン共鳴用のマグネッ
ト２０２が設置されており、プラズマ生成室２０１内で
のＥＣＲプラズマの生成が可能である。加工室２０４に
は基板加熱および冷却機構を備えた試料台２０８が設置
されている。またプラズマ生成室２０１ならびに加工室
２０４にはマスフロ―コントロ―ラ２１２を介してアル
ゴンガス２１０と塩素ガス２１１を導入することができ
る。この際、被加工物への反応ガス（Ｃｌ2）の供給
は、試料台２０８上部に設けたガスノズル２１３を介し
て行った。さらに、プラズマ生成室２０１と加工室２０
４の間には引き出し電極２０３が設けてあり、プラズマ
内で生成された電子を引き出すことで、大面積かつ大電
流の低加速電子シャワ―を発生させた。
【０００７】次に、上記の装置を用いた電子ビ―ム励起
ドライエッチング方法の一実施例について述べる。電子
ビ―ム露光によりＳＡＬ６０１−ＥＲ７レジストパタ―
ンを形成したＧａＡｓウエハ―について、希薄塩酸によ
り基板表面の酸化膜を除去した後、試料交換室２０６に
セットして排気を行った。交換室の真空度が５×１０-8
Ｔｏｒｒ以下になったことを確認し、ＧａＡｓ基板を加
工室２０４へ搬送した。その後、加工室の真空度が２×
１０-9Ｔｏｒｒ以下になってから基板温度を７５℃で安
定させ、以下の手順により電子ビ―ム励起ドライエッチ
ングを行った。プラズマ生成室２０１にマスフロ―コン
トロ―ラ２１２を通じてアルゴンガス２１０を導入し
て、真空槽内を２×１０-4Ｔｏｒｒとして安定させた。
さらに加工室２０４のガスノズル２１３を通じて反応ガ
スを被加工物２０９表面に照射し、真空槽内の全圧を３
×１０-4Ｔｏｒｒとした。その後、２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波をプラズマ生成室２０１に導入すると共に、マ
グネットコイル２０２の出力を適切に設定してＥＣＲプ
ラズマを発生させ、引き出し電極２０３に１００Ｖを印
加してプラズマ内の電子を加工室２０４へ引き出し、被
加工物に電子シャワ―を照射した。上記のプロセスによ
り電子ビ―ム励起ドライエッチングを行った結果、従来
のフィラメントタイプの電子銃を用いた場合に比べて、
大電流、大面積かつ低加速の電子線照射を実現でき、低
損傷の微細構造形成を効率的に行うことが可能となっ
た。
ドライエッチング方法の一実施例について述べる。電子
ビ―ム露光によりＳＡＬ６０１−ＥＲ７レジストパタ―
ンを形成したＧａＡｓウエハ―について、希薄塩酸によ
り基板表面の酸化膜を除去した後、試料交換室２０６に
セットして排気を行った。交換室の真空度が５×１０-8
Ｔｏｒｒ以下になったことを確認し、ＧａＡｓ基板を加
工室２０４へ搬送した。その後、加工室の真空度が２×
１０-9Ｔｏｒｒ以下になってから基板温度を７５℃で安
定させ、以下の手順により電子ビ―ム励起ドライエッチ
ングを行った。プラズマ生成室２０１にマスフロ―コン
トロ―ラ２１２を通じてアルゴンガス２１０を導入し
て、真空槽内を２×１０-4Ｔｏｒｒとして安定させた。
さらに加工室２０４のガスノズル２１３を通じて反応ガ
スを被加工物２０９表面に照射し、真空槽内の全圧を３
×１０-4Ｔｏｒｒとした。その後、２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波をプラズマ生成室２０１に導入すると共に、マ
グネットコイル２０２の出力を適切に設定してＥＣＲプ
ラズマを発生させ、引き出し電極２０３に１００Ｖを印
加してプラズマ内の電子を加工室２０４へ引き出し、被
加工物に電子シャワ―を照射した。上記のプロセスによ
り電子ビ―ム励起ドライエッチングを行った結果、従来
のフィラメントタイプの電子銃を用いた場合に比べて、
大電流、大面積かつ低加速の電子線照射を実現でき、低
損傷の微細構造形成を効率的に行うことが可能となっ
た。
【０００８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の電子ビ
―ム励起ドライエッチング方法によれば、従来の方法に
比べて大電流、大面積かつ低加速の電子シャワ―を実現
できる。このため、エッチング速度が増大し、かつ大面
積の均一な電子線により、エッチング効率は飛躍的に増
大する。加えて引き出し電圧を低くすることで低加速を
実現できるため、さらに低損傷のエッチングが期待でき
る。
―ム励起ドライエッチング方法によれば、従来の方法に
比べて大電流、大面積かつ低加速の電子シャワ―を実現
できる。このため、エッチング速度が増大し、かつ大面
積の均一な電子線により、エッチング効率は飛躍的に増
大する。加えて引き出し電圧を低くすることで低加速を
実現できるため、さらに低損傷のエッチングが期待でき
る。
【図１】ＥＣＲプラズマを利用した電子シャワ―による
電子ビ―ム励起ドライエッチング方法の説明図である。
電子ビ―ム励起ドライエッチング方法の説明図である。
【図２】本発明による電子ビ―ム励起ドライエッチング
装置の一例の構成図である。
装置の一例の構成図である。
【図３】電子ビ―ム励起ドライエッチングの機構を工程
順に示す説明図である。
順に示す説明図である。
【図４】従来の反応性イオンエッチングによる加工の機
構を工程順に示す説明図である。
構を工程順に示す説明図である。
１０１ プラズマ生成室 １０２，２０２ マグネ
ット １０３，２０３ 引き出し電極 １０４，２０９，３０４，４０４ 披加工物 １０５，２０４ 加工室 １０６，２１３ ガスノ
ズル １０７ 反応ガス １０８ 中性ラジカル １０９ 電子 １１０ イオン １１１ 電子シャワ― １１２ 不活性ガス ２０１ ＥＣＲプラズマ生成室 ２０５ 搬送系 ２０６ 試料交換室 ２０７ 排気系 ２０８ 試料台 ２１０ アルゴンガス ２１１ 塩素ガス ２１２ マスフロ―コントロ―ラ ２１４ 導波管 ２１５ マイクロ波発生
器 ３０１ 反応ガス吸着層または中性ラジカル吸着層 ３０３ 表面原子 ３０５ 電子ビ―ム ３０６ 揮発性反応生成物 ４０１ 荷電粒子 ４０２ 活性種 ４０３ マスク材 ４０５ 加工損傷
ット １０３，２０３ 引き出し電極 １０４，２０９，３０４，４０４ 披加工物 １０５，２０４ 加工室 １０６，２１３ ガスノ
ズル １０７ 反応ガス １０８ 中性ラジカル １０９ 電子 １１０ イオン １１１ 電子シャワ― １１２ 不活性ガス ２０１ ＥＣＲプラズマ生成室 ２０５ 搬送系 ２０６ 試料交換室 ２０７ 排気系 ２０８ 試料台 ２１０ アルゴンガス ２１１ 塩素ガス ２１２ マスフロ―コントロ―ラ ２１４ 導波管 ２１５ マイクロ波発生
器 ３０１ 反応ガス吸着層または中性ラジカル吸着層 ３０３ 表面原子 ３０５ 電子ビ―ム ３０６ 揮発性反応生成物 ４０１ 荷電粒子 ４０２ 活性種 ４０３ マスク材 ４０５ 加工損傷
Claims (2)
- 【請求項１】 試料表面上に反応ガスを吸着させた後、
電子線を照射してエッチングを行う電子ビーム励起ドラ
イエッチング方法において、電子線源として、ＥＣＲプ
ラズマ内で生成した電子を用い、該プラズマから実質的
に電子のみを引き出して電子シャワーとすることを特徴
とする電子ビーム励起ドライエッチング方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法を実施するための
装置であって、ＥＣＲプラズマ生成室と、該プラズマ生
成室に引き出し電極を介して接続され、試料を載置する
試料台および反応ガスの導入システムを備えた加工室と
を備えてなることを特徴とする電子ビーム励起ドライエ
ッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201116A JPH0529266A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201116A JPH0529266A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529266A true JPH0529266A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16435671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201116A Pending JPH0529266A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電子ビーム励起ドライエツチング方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529266A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020014065A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
| US11380556B2 (en) | 2018-05-25 | 2022-07-05 | Lam Research Corporation | Thermal atomic layer etch with rapid temperature cycling |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279429A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Nec Corp | ３−ｖ族化合物半導体のデジタルエツチング方法 |
| JPH03131024A (ja) * | 1989-10-17 | 1991-06-04 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体のエッチング方法 |
| JPH03162581A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-12 | Tdk Corp | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3201116A patent/JPH0529266A/ja active Pending
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| US11637022B2 (en) | 2018-07-09 | 2023-04-25 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
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