JPH05326466A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH05326466A JPH05326466A JP4207578A JP20757892A JPH05326466A JP H05326466 A JPH05326466 A JP H05326466A JP 4207578 A JP4207578 A JP 4207578A JP 20757892 A JP20757892 A JP 20757892A JP H05326466 A JPH05326466 A JP H05326466A
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- etching
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、気相中の活性種により等方的に反
応が進行するＳｉ基板のエッチングにおいて、光の非照
射領域ではエッチング反応を抑制し、光照射領域では促
進し、選択比の向上をサブミクロン以下の超微細レベル
の加工において図ろうというものである。 【構成】 反応の励起源として真空紫外線ないし軟Ｘ線
領域の波長の光（８）を用いるＳｉ基板（３）の光照射
領域の選択的なドライエッチング方法であって、プラズ
マ発生源（６）を経由し、プラズマ化して反応室（１）
に導入されるフッ素系ガスを含むガス及びプラズマ発生
源（６）を第１のガスと同時に経由せずに反応室（１）
に導入される酸素を含むガスを用いること、サブミクロ
ン以下の超微細パターンのマスク（９）を用いることを
特徴とする。
応が進行するＳｉ基板のエッチングにおいて、光の非照
射領域ではエッチング反応を抑制し、光照射領域では促
進し、選択比の向上をサブミクロン以下の超微細レベル
の加工において図ろうというものである。 【構成】 反応の励起源として真空紫外線ないし軟Ｘ線
領域の波長の光（８）を用いるＳｉ基板（３）の光照射
領域の選択的なドライエッチング方法であって、プラズ
マ発生源（６）を経由し、プラズマ化して反応室（１）
に導入されるフッ素系ガスを含むガス及びプラズマ発生
源（６）を第１のガスと同時に経由せずに反応室（１）
に導入される酸素を含むガスを用いること、サブミクロ
ン以下の超微細パターンのマスク（９）を用いることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に関し特にシリコン（Ｓｉ）を利用した半導体装置の製
造に有用である。
に関し特にシリコン（Ｓｉ）を利用した半導体装置の製
造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造技術の一つであるエッ
チング技術は、現在、プラズマを利用した反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）が基本技術となっている。しかし
ながら、高集積化に伴うデバイスの微小化によって動作
マージンが少なくなり、ＲＩＥプロセスがデバイスに与
える損傷が問題となりつつある。エッチングのダメージ
を少なくするには、イオンのエネルギーを低くする必要
性があるが、異方性が低下するため、微細なパターン形
成が難しくなる（例えば、Semicon NEWS １９８８年 １
０月号 Ｐ.３１参照）。
チング技術は、現在、プラズマを利用した反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）が基本技術となっている。しかし
ながら、高集積化に伴うデバイスの微小化によって動作
マージンが少なくなり、ＲＩＥプロセスがデバイスに与
える損傷が問題となりつつある。エッチングのダメージ
を少なくするには、イオンのエネルギーを低くする必要
性があるが、異方性が低下するため、微細なパターン形
成が難しくなる（例えば、Semicon NEWS １９８８年 １
０月号 Ｐ.３１参照）。
【０００３】このため、荷電粒子を用いない光励起によ
る光化学反応プロセスが注目されている（例えば、表面
科学 第５巻 第４号 Ｐ.４３５（１９８４）参照）。
すなわち、光化学反応プロセスにおいては、反応ガス分
子を光エネルギーによって活性種に変え、この活性種が
基板と反応して反応生成物となり、基板表面から解離す
ることによりエッチングが行われる。加速されたイオン
を用いないため、このような光化学反応を利用したエッ
チングによれば、エッチングの際の基板の損傷を最小限
に抑えることができる。
る光化学反応プロセスが注目されている（例えば、表面
科学 第５巻 第４号 Ｐ.４３５（１９８４）参照）。
すなわち、光化学反応プロセスにおいては、反応ガス分
子を光エネルギーによって活性種に変え、この活性種が
基板と反応して反応生成物となり、基板表面から解離す
ることによりエッチングが行われる。加速されたイオン
を用いないため、このような光化学反応を利用したエッ
チングによれば、エッチングの際の基板の損傷を最小限
に抑えることができる。
【０００４】光エネルギーによって活性種となった反応
ガスは、基板に到達し、そのままエッチング反応を起こ
す場合（気相反応）と、表面に到達した後、活性種また
は基板が光エネルギーによって励起されることで初めて
エッチング反応を起こす場合（表面反応）がある。エッ
チング形状から比較すると、気相反応の場合は等方的と
なり、アンダーカットを生じ、光非照射領域（光が照射
されていない領域）の反応も進む。一方、表面反応の場
合はエッチングは光照射方向に沿って、光照射領域での
み進み、アンダーカットのないエッチングが実現でき
る。
ガスは、基板に到達し、そのままエッチング反応を起こ
す場合（気相反応）と、表面に到達した後、活性種また
は基板が光エネルギーによって励起されることで初めて
エッチング反応を起こす場合（表面反応）がある。エッ
チング形状から比較すると、気相反応の場合は等方的と
なり、アンダーカットを生じ、光非照射領域（光が照射
されていない領域）の反応も進む。一方、表面反応の場
合はエッチングは光照射方向に沿って、光照射領域での
み進み、アンダーカットのないエッチングが実現でき
る。
【０００５】さらに表面反応でエッチングが進む場合
は、密着タイプのマスク（レジスト等）を用いずに、レ
ジストレスの直接パターンニングが行える。しかしなが
ら、活性種存在下に置かれた非接触マスクは、活性種に
より腐食されてしまうという問題がある。
は、密着タイプのマスク（レジスト等）を用いずに、レ
ジストレスの直接パターンニングが行える。しかしなが
ら、活性種存在下に置かれた非接触マスクは、活性種に
より腐食されてしまうという問題がある。
【０００６】また、Ｓｉ基板のエッチングにおいては、
気相中に存在する活性種（フッ素ラジカル（Ｆ*）等）
により等方的にエッチング反応が進行し、光の照射され
ていない領域（光非照射領域）においてもエッチングが
進行してしまう。そのため、光照射領域選択エッチング
において、選択比が低下するという問題がある。
気相中に存在する活性種（フッ素ラジカル（Ｆ*）等）
により等方的にエッチング反応が進行し、光の照射され
ていない領域（光非照射領域）においてもエッチングが
進行してしまう。そのため、光照射領域選択エッチング
において、選択比が低下するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、気相中に存
在する活性種（Ｆ*等）により等方的にエッチング反応
が進行するＳｉ基板のエッチングにおいて、光非照射領
域におけるエッチング反応を抑制し、光照射領域選択エ
ッチングにおける照射領域対非照射領域の選択比の向上
を図ろうというものである。
在する活性種（Ｆ*等）により等方的にエッチング反応
が進行するＳｉ基板のエッチングにおいて、光非照射領
域におけるエッチング反応を抑制し、光照射領域選択エ
ッチングにおける照射領域対非照射領域の選択比の向上
を図ろうというものである。
【０００８】さらに、本発明は、超微細パターンを有す
る非接触タイプの光透過型マスクを用いた超微細加工を
行おうとするものである。
る非接触タイプの光透過型マスクを用いた超微細加工を
行おうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、シリコン基板の光照射領域の選択的ドライエ
ッチングにおいて、反応の励起源として真空紫外線ない
し軟Ｘ線領域の波長の光を使用し、反応室に導入される
第１のガスとしてフッ素系ガスを含むガスを用い、第２
のガスとして酸素を含むガスを用い、第１のガスはプラ
ズマ発生源を経由し、プラズマ化して反応室に導入され
ること、第２のガスはプラズマ発生源を第１のガスと同
時に経由せずに反応室に導入されること、を特徴とす
る。
グ方法は、シリコン基板の光照射領域の選択的ドライエ
ッチングにおいて、反応の励起源として真空紫外線ない
し軟Ｘ線領域の波長の光を使用し、反応室に導入される
第１のガスとしてフッ素系ガスを含むガスを用い、第２
のガスとして酸素を含むガスを用い、第１のガスはプラ
ズマ発生源を経由し、プラズマ化して反応室に導入され
ること、第２のガスはプラズマ発生源を第１のガスと同
時に経由せずに反応室に導入されること、を特徴とす
る。
【００１０】また、本発明において、上記光は、上記シ
リコン基板から微小間隔離れて配置したサブミクロン以
下の開口部を有する非密着型マスクを介して、該シリコ
ン基板の所望の領域に照射されることを特徴とする。
リコン基板から微小間隔離れて配置したサブミクロン以
下の開口部を有する非密着型マスクを介して、該シリコ
ン基板の所望の領域に照射されることを特徴とする。
【００１１】さらに、上記非密着型マスクの表面は、耐
腐食性材料かつ光吸収体からなる保護膜に被われている
ことを特徴とする。
腐食性材料かつ光吸収体からなる保護膜に被われている
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】酸素を含む第２のガスは、フッ素系ガスを反応
性の高い活性状態（ラジカル状態）にするためのプラズ
マ発生源を通らないため、酸素がフッ素系ガスの活性化
促進に費やされることなく反応室に導入される。
性の高い活性状態（ラジカル状態）にするためのプラズ
マ発生源を通らないため、酸素がフッ素系ガスの活性化
促進に費やされることなく反応室に導入される。
【００１３】この第２のガス中の酸素は、反応室におい
てシリコン基板表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は
フッ素系ガスによるエッチング耐性がシリコン基板より
高いため、光照射領域以外のエッチング反応を抑制す
る。
てシリコン基板表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は
フッ素系ガスによるエッチング耐性がシリコン基板より
高いため、光照射領域以外のエッチング反応を抑制す
る。
【００１４】また、耐腐食性材料かつ光吸収体からなる
保護膜でマスク表面全体を被うことで、活性種によるマ
スクの腐食を防ぎ、また、マスクの開口部内側の側壁に
も光を吸収する保護膜が膜が形成するため、結果的に保
護膜のない場合に比べより微細なパターンを有するマス
クを得ることができる。
保護膜でマスク表面全体を被うことで、活性種によるマ
スクの腐食を防ぎ、また、マスクの開口部内側の側壁に
も光を吸収する保護膜が膜が形成するため、結果的に保
護膜のない場合に比べより微細なパターンを有するマス
クを得ることができる。
【００１５】
【実施例】図１に本発明の一実施例の装置を示す。反応
室（１）内は当初、排気口（２）を通じて排気され、１
０-7〜１０-8Torrに保たれる。エッチングを行わんとす
るＳｉ基板（３）は載置台（４）に載置固定される。
室（１）内は当初、排気口（２）を通じて排気され、１
０-7〜１０-8Torrに保たれる。エッチングを行わんとす
るＳｉ基板（３）は載置台（４）に載置固定される。
【００１６】第１のガス（フッ素系ガスを含むガス）は
第１導入管（５）より反応室に導入される。この時、第
１のガスは第１導入管（５）の途中に設けられたマイク
ロ波（２.４５ＧＨｚ）によるガスプラズマ製造部
（６）を通過する。ここで第１のガスはマイクロ波によ
り活性化され、反応性の高いラジカル状態（Ｆ*を含む
高反応ガス（エッチング種））に変換されて反応室
（１）に導入される。
第１導入管（５）より反応室に導入される。この時、第
１のガスは第１導入管（５）の途中に設けられたマイク
ロ波（２.４５ＧＨｚ）によるガスプラズマ製造部
（６）を通過する。ここで第１のガスはマイクロ波によ
り活性化され、反応性の高いラジカル状態（Ｆ*を含む
高反応ガス（エッチング種））に変換されて反応室
（１）に導入される。
【００１７】本実施例では、第２のガス（酸素を含むガ
ス）は、第１導入管（５）と別に設けられた第２導入管
（７）より、反応室（１）に導入される。この時、本実
施例では、第２のガスはガスプラズマ製造部（６）を通
過しないため、ラジカル状態に変換されずに反応室
（１）に導入される。
ス）は、第１導入管（５）と別に設けられた第２導入管
（７）より、反応室（１）に導入される。この時、本実
施例では、第２のガスはガスプラズマ製造部（６）を通
過しないため、ラジカル状態に変換されずに反応室
（１）に導入される。
【００１８】また、本実施例では、第２導入管（７）よ
り反応室（１）へ導入された第２のガスが、第１導入管
（５）を逆流し、ガスプラズマ製造部（６）へ到達し、
第１のガスの活性化促進に費やされることを防ぐため
に、第２導入管（７）は第１導入管（５）と離れた位置
に保たれるように配管してある。
り反応室（１）へ導入された第２のガスが、第１導入管
（５）を逆流し、ガスプラズマ製造部（６）へ到達し、
第１のガスの活性化促進に費やされることを防ぐため
に、第２導入管（７）は第１導入管（５）と離れた位置
に保たれるように配管してある。
【００１９】励起光（８）の光エネルギーは、反応ガス
とＳｉ基板（３）とのエッチング反応を促進するために
用いられ、本実施例では、真空紫外線から軟Ｘ線領域の
波長の光を使用した。励起光（８）はＳｉ基板（３）と
ギャップＧの間隔をおいて設置されたマスク（９）を通
り、Ｓｉ基板（３）の表面直上より照射される。
とＳｉ基板（３）とのエッチング反応を促進するために
用いられ、本実施例では、真空紫外線から軟Ｘ線領域の
波長の光を使用した。励起光（８）はＳｉ基板（３）と
ギャップＧの間隔をおいて設置されたマスク（９）を通
り、Ｓｉ基板（３）の表面直上より照射される。
【００２０】ガスプラズマ製造部（６）は、それ自体周
知のものであり、本実施例では、エビック（株）製のエ
ベンソン型キャビティー、品番No２１４Ｌのものが使用
され、また、その電源部として、エビック（株）製の品
番ＭＲ−３０１のものが用いられた。
知のものであり、本実施例では、エビック（株）製のエ
ベンソン型キャビティー、品番No２１４Ｌのものが使用
され、また、その電源部として、エビック（株）製の品
番ＭＲ−３０１のものが用いられた。
【００２１】本実施例では、 基板：ｎ型Ｓｉ基板（（１００），比抵抗ρ＝２２〜２
８Ω・ｃｍ） 反応ガス（反応室に導入された第１のガス及び第２のガ
ス）： 第１のガス：ＳＦ6及びＡｒ 第２のガス：Ｏ2 ガスプラズマ製造部のマイクロ波出力：１５Ｗ 励起光：波長 約１.６〜１００ｎｍの連続光 さらに、［実施例１］〜［実施例５］及び［参考例１］
〜［参考例３］については、以下に示すマスク及びギャ
ップＧの条件下で行った。
８Ω・ｃｍ） 反応ガス（反応室に導入された第１のガス及び第２のガ
ス）： 第１のガス：ＳＦ6及びＡｒ 第２のガス：Ｏ2 ガスプラズマ製造部のマイクロ波出力：１５Ｗ 励起光：波長 約１.６〜１００ｎｍの連続光 さらに、［実施例１］〜［実施例５］及び［参考例１］
〜［参考例３］については、以下に示すマスク及びギャ
ップＧの条件下で行った。
【００２２】マスク：ステンレス製ステンシル（ライン
幅約５０μｍ、スペース幅約１００μｍ） ギャップＧ：０.３ｍｍ 以上の条件下で反応ガス圧を変化させて行った。
幅約５０μｍ、スペース幅約１００μｍ） ギャップＧ：０.３ｍｍ 以上の条件下で反応ガス圧を変化させて行った。
【００２３】以下に種々の反応ガス圧下でドライエッチ
ングを行った結果を示す。
ングを行った結果を示す。
【００２４】［実施例１］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・・・ ２mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４９８mTorr 励起光の照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１２０ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００２５】
【表１】 ［実施例２］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・・・ ５mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４９５mTorr 励起光の照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１３６ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００２６】
【表２】 ［実施例３］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・ １０mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４９０mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１２６ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００２７】
【表３】 ［実施例４］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・ ５０mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４５０mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１１４ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００２８】
【表４】 ［実施例５］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・ １００mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４００mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１４３ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００２９】
【表５】 ［参考例１］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・・・ ０mTorr Ａｒ圧 ・・・ ５００mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１４３ｍｉ
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
ｎ） 以上の条件でのエッチング結果は次の通りである。
【００３０】
【表６】 ［参考例２］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・ １０mTorr Ａｒ圧 ・・・・４９０mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１１３ｍｉ
ｎ） ただし、Ｏ2ガスは、第２導入管を用いずに、第１のガ
ス（フッ素系ガスを含むガス）とともにプラズマ発生源
（６）を通過させて第１導入管（５）により反応室
（１）へ導入した。
ｎ） ただし、Ｏ2ガスは、第２導入管を用いずに、第１のガ
ス（フッ素系ガスを含むガス）とともにプラズマ発生源
（６）を通過させて第１導入管（５）により反応室
（１）へ導入した。
【００３１】以上の条件でのエッチング結果は次の通り
である。
である。
【００３２】
【表７】 ［参考例３］ 反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・・・ ５０mTorr Ａｒ圧 ・・・・４５０mTorr 励起光照射量：３８０００ｍＡ・ｍｉｎ（１２１ｍｉ
ｎ） ただし、Ｏ2ガスは、第２導入管を用いずに、第１のガ
ス（フッ素系ガスを含むガス）とともにプラズマ発生源
（６）を通過させて第１導入管（５）により反応室
（１）へ導入した。
ｎ） ただし、Ｏ2ガスは、第２導入管を用いずに、第１のガ
ス（フッ素系ガスを含むガス）とともにプラズマ発生源
（６）を通過させて第１導入管（５）により反応室
（１）へ導入した。
【００３３】以上の条件でのエッチング結果は次の通り
である。
である。
【００３４】
【表８】 ［実施例１］〜［実施例５］及び［参考例１］につい
て、非照射領域のエッチング速度（エッチレート；ＥＲ
N）と選択比（照射領域のエッチレート（ＥＲI）／ＥＲ
N）のＯ2分圧依存性を図２に示した。Ｏ2分圧の増加に
伴いＥＲNが減少し、選択比は増加していることがわか
る。
て、非照射領域のエッチング速度（エッチレート；ＥＲ
N）と選択比（照射領域のエッチレート（ＥＲI）／ＥＲ
N）のＯ2分圧依存性を図２に示した。Ｏ2分圧の増加に
伴いＥＲNが減少し、選択比は増加していることがわか
る。
【００３５】Ｏ2分圧が０％の時、ＥＲNとＥＲIはそれ
ぞれ、３.７ｎｍ／ｍｉｎと４.６ｎｍ／ｍｉｎ／３００
ｍＡであり、Ｏ2分圧が１９％の時はそれぞれ、０.１５
ｎｍ／ｍｉｎと２.３ｎｍ／ｍｉｎ／３００ｍＡとな
り、ＥＲNが約１／２５に減少したのに対して、ＥＲIは
１／２に留まっていることがわかる。本実施例の条件下
では、Ｏ2分圧が約２０％で最も選択比が向上する。
ぞれ、３.７ｎｍ／ｍｉｎと４.６ｎｍ／ｍｉｎ／３００
ｍＡであり、Ｏ2分圧が１９％の時はそれぞれ、０.１５
ｎｍ／ｍｉｎと２.３ｎｍ／ｍｉｎ／３００ｍＡとな
り、ＥＲNが約１／２５に減少したのに対して、ＥＲIは
１／２に留まっていることがわかる。本実施例の条件下
では、Ｏ2分圧が約２０％で最も選択比が向上する。
【００３６】［参考例２］は、Ｏ2を第１ガスとともに
プラズマ発生源（６）を通過させ、第１導入管（５）に
より反応室（１）へ導入した場合のエッチング結果を示
す。
プラズマ発生源（６）を通過させ、第１導入管（５）に
より反応室（１）へ導入した場合のエッチング結果を示
す。
【００３７】この場合、ほとんどのＯ2はフッ素系ガス
の活性化促進に寄与し、Ｓｉ基板（３）表面に酸化膜を
形成するのに十分なＯ2を反応室（１）に供給すること
ができない。また、Ｏ2が第１ガスとともにプラズマ発
生源（６）を通過し、フッ素系ガスの活性化を促進させ
るため、この場合、反応室には過剰の反応ガス（Ｆ*）
が送り込まれることになる。そのため、［参考例２］、
［参考例３］にしめす如く、エッチング速度は本発明実
施例の場合に比べ、非常に速くなり、エッチング深さも
桁違いに大きくなると考えられる。
の活性化促進に寄与し、Ｓｉ基板（３）表面に酸化膜を
形成するのに十分なＯ2を反応室（１）に供給すること
ができない。また、Ｏ2が第１ガスとともにプラズマ発
生源（６）を通過し、フッ素系ガスの活性化を促進させ
るため、この場合、反応室には過剰の反応ガス（Ｆ*）
が送り込まれることになる。そのため、［参考例２］、
［参考例３］にしめす如く、エッチング速度は本発明実
施例の場合に比べ、非常に速くなり、エッチング深さも
桁違いに大きくなると考えられる。
【００３８】また、反応室（１）には、過剰のＦ*で満
たされているため、このＦ*による非照射領域のエッチ
ング反応も進行し、その結果、非照射領域のエッチング
速度（ＥＲN）と照射領域のエッチング速度（ＥＲI）と
の相対的な差が小さくなり、選択比（ＥＲI／ＥＲN）は
低下する。
たされているため、このＦ*による非照射領域のエッチ
ング反応も進行し、その結果、非照射領域のエッチング
速度（ＥＲN）と照射領域のエッチング速度（ＥＲI）と
の相対的な差が小さくなり、選択比（ＥＲI／ＥＲN）は
低下する。
【００３９】本実施例では、Ｏ2ガスはフッ素系ガスの
活性化促進に費やされることなく反応室（１）に導入さ
れるため、Ｏ2ガスは、Ｓｉ基板（３）の表面に酸化膜
を形成し、Ｆ*により気相中で等方的にエッチングが進
行するＳｉ基板（３）のエッチング耐性を高めることが
できる。その結果、励起光の非照射領域のエッチングが
効果的に抑制され、選択比が１.２から１５へ１桁向上
する。
活性化促進に費やされることなく反応室（１）に導入さ
れるため、Ｏ2ガスは、Ｓｉ基板（３）の表面に酸化膜
を形成し、Ｆ*により気相中で等方的にエッチングが進
行するＳｉ基板（３）のエッチング耐性を高めることが
できる。その結果、励起光の非照射領域のエッチングが
効果的に抑制され、選択比が１.２から１５へ１桁向上
する。
【００４０】尚、本実施例では、酸素を含む第２のガス
はプラズマ発生源を通過せずに反応室（１）へ導入され
たが、少なくともこの第２のガスの一部が第１のガスの
活性化促進に費やされないよう、フッ素系ガスを含む第
１のガスが活性化されるのと同時にプラズマ発生源
（６）を通過せずに反応室（１）に導入されればよく、
第２のガスは第１のガスと独立に活性化させて反応室
（１）に導入されてもよい。
はプラズマ発生源を通過せずに反応室（１）へ導入され
たが、少なくともこの第２のガスの一部が第１のガスの
活性化促進に費やされないよう、フッ素系ガスを含む第
１のガスが活性化されるのと同時にプラズマ発生源
（６）を通過せずに反応室（１）に導入されればよく、
第２のガスは第１のガスと独立に活性化させて反応室
（１）に導入されてもよい。
【００４１】［実施例６］本実施例におけるエッチング
は、以下に説明する工程により作製した開口寸法０．４
μｍ程度の非接触タイプの透過型マスクを用いて行っ
た。この時のマスクと基板のギャップＧは約５μｍであ
る。図３は、本実施例のマスクの製造法を示す工程別断
面図である。
は、以下に説明する工程により作製した開口寸法０．４
μｍ程度の非接触タイプの透過型マスクを用いて行っ
た。この時のマスクと基板のギャップＧは約５μｍであ
る。図３は、本実施例のマスクの製造法を示す工程別断
面図である。
【００４２】第１の工程（図３（ａ））では、厚さ０．
５〜０．６μｍの支持膜１０（窒化ホウ素；ＢＮ）を表
裏両面に形成したＳｉ基板３の両面にレジスト１１（Ｏ
ＦＰＲ−８００：東京応化）を形成し、裏面のレジスト
を所望のサイズに露光及び現像処理を施し、開口部Ｗを
形成する。支持膜１０は、保護膜形成に用いられる。支
持膜１０としては、本実施例で用いたＢＮの他に、Ｓｉ
Ｃ、ＳｉＣＮなど後工程のエッチバック工程において用
いるＫＯＨ水溶液に腐食されない材料が用いられる。
５〜０．６μｍの支持膜１０（窒化ホウ素；ＢＮ）を表
裏両面に形成したＳｉ基板３の両面にレジスト１１（Ｏ
ＦＰＲ−８００：東京応化）を形成し、裏面のレジスト
を所望のサイズに露光及び現像処理を施し、開口部Ｗを
形成する。支持膜１０は、保護膜形成に用いられる。支
持膜１０としては、本実施例で用いたＢＮの他に、Ｓｉ
Ｃ、ＳｉＣＮなど後工程のエッチバック工程において用
いるＫＯＨ水溶液に腐食されない材料が用いられる。
【００４３】第２の工程（図３（ｂ））では、開口部Ｗ
の領域で露出している支持膜を、クロム（Ｃｒ）のエッ
チャント（硝酸第二アンモニウムセリウムと過塩素酸の
水溶液）により除去する。
の領域で露出している支持膜を、クロム（Ｃｒ）のエッ
チャント（硝酸第二アンモニウムセリウムと過塩素酸の
水溶液）により除去する。
【００４４】第３の工程のバックエッチ工程（図３
（ｃ））では、マスク全体を９５±５℃のＫＯＨ（２０
wt％）溶液に浸透し、Ｓｉ基板３のエッチングを行う。
この時ＢＮ１０はエッチングされずに残り、保護膜形成
のための支持膜となる。
（ｃ））では、マスク全体を９５±５℃のＫＯＨ（２０
wt％）溶液に浸透し、Ｓｉ基板３のエッチングを行う。
この時ＢＮ１０はエッチングされずに残り、保護膜形成
のための支持膜となる。
【００４５】第４の工程のパターン描画工程（図３
（ｄ））では、集束イオンビ−ム装置（ＦＩＢ）（Ａｕ
+：１００ｋＶ，〜１６０ｐＡ，注入量≒１０18 ｉｏ
ｎ／ｃｍ2）を用いて、支持膜であるＢＮ１０に所望の
マスクパタ−ンを形成する。本実施例において、ＦＩＢ
で形成された開口部寸法（幅）は０．５５μｍ程度であ
る。
（ｄ））では、集束イオンビ−ム装置（ＦＩＢ）（Ａｕ
+：１００ｋＶ，〜１６０ｐＡ，注入量≒１０18 ｉｏ
ｎ／ｃｍ2）を用いて、支持膜であるＢＮ１０に所望の
マスクパタ−ンを形成する。本実施例において、ＦＩＢ
で形成された開口部寸法（幅）は０．５５μｍ程度であ
る。
【００４６】第５の工程の保護膜形成工程（図３
（ｅ））では、蒸着装置によりマスク全面に厚さ０．１
５μｍ程度の金（Ａｕ）１３を蒸着する。なお、Ａｕ
は、本発明のドライエッチング方法において腐食されな
い耐腐食性材料である。また、Ａｕ以外にも、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、ＳＵＳなどのフッ素系ガスで腐食され
ない材料を用いてもよい。
（ｅ））では、蒸着装置によりマスク全面に厚さ０．１
５μｍ程度の金（Ａｕ）１３を蒸着する。なお、Ａｕ
は、本発明のドライエッチング方法において腐食されな
い耐腐食性材料である。また、Ａｕ以外にも、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、ＳＵＳなどのフッ素系ガスで腐食され
ない材料を用いてもよい。
【００４７】以上の工程で作製したマスクの開口部の電
子顕微鏡写真を図４に示す。開口部寸法は０．４μｍ程
度である。耐腐食性材料であるＡｕをマスク表面に形成
することで、活性種によるマスクの腐食を防ぎ、また、
マスクの開口部内側の側壁にも光を吸収する保護膜が膜
が形成するため、結果的に保護膜のない場合に比べより
微細なパターンが形成していることがわかる。この結果
は、ＦＩＢやＥＢ（電子線）描画限界以下のサイズのマ
スクが作製できることを示している。
子顕微鏡写真を図４に示す。開口部寸法は０．４μｍ程
度である。耐腐食性材料であるＡｕをマスク表面に形成
することで、活性種によるマスクの腐食を防ぎ、また、
マスクの開口部内側の側壁にも光を吸収する保護膜が膜
が形成するため、結果的に保護膜のない場合に比べより
微細なパターンが形成していることがわかる。この結果
は、ＦＩＢやＥＢ（電子線）描画限界以下のサイズのマ
スクが作製できることを示している。
【００４８】このマスクを用いて、以下の条件でエッチ
ングを行った。
ングを行った。
【００４９】反応ガス圧（反応室内の基板近傍の圧
力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・ １００mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４００mTorr 励起光照射量：１２５０００ｍＡ・ｍｉｎ（３８３ｍｉ
ｎ） この条件で行った場合のエッチングパターンの電子顕微
鏡写真を図５に示す。超微細パターンにおいても光非照
射領域の反応が抑制され、マスク開口部寸法通りにエッ
チングできることがわかる。また、この結果は、保護膜
として形成したＡｕが光吸収体としても機能しているこ
とを示している。
力）： ＳＦ6圧 ・・・・ ４０mTorr Ｏ2圧 ・・・・ １００mTorr Ａｒ圧 ・・・ ４００mTorr 励起光照射量：１２５０００ｍＡ・ｍｉｎ（３８３ｍｉ
ｎ） この条件で行った場合のエッチングパターンの電子顕微
鏡写真を図５に示す。超微細パターンにおいても光非照
射領域の反応が抑制され、マスク開口部寸法通りにエッ
チングできることがわかる。また、この結果は、保護膜
として形成したＡｕが光吸収体としても機能しているこ
とを示している。
【００５０】エッチング後のマスク開口部付近は、耐腐
食性材料のＡｕを蒸着することで、活性種からマスクが
保護され、図４のエッチング前と遜色がなく、劣化して
いないことが確認された。
食性材料のＡｕを蒸着することで、活性種からマスクが
保護され、図４のエッチング前と遜色がなく、劣化して
いないことが確認された。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、第２のガス（酸素を含
むガス）が、第１のガスを活性化させるプラズマ発生源
を通らずに、反応室へ導入されるため、第１のガスの活
性化促進に費やされずに反応室に導入され、酸素ガスは
シリコン基板表面に酸化膜を形成し励起光の非照射領域
のエッチング耐性を効果的に高めることができる。その
結果、選択比を向上させることができる。
むガス）が、第１のガスを活性化させるプラズマ発生源
を通らずに、反応室へ導入されるため、第１のガスの活
性化促進に費やされずに反応室に導入され、酸素ガスは
シリコン基板表面に酸化膜を形成し励起光の非照射領域
のエッチング耐性を効果的に高めることができる。その
結果、選択比を向上させることができる。
【００５２】また、本発明によれば、耐腐食性材料かつ
光吸収体からなる保護膜でマスク表面全体を被うこと
で、活性種によるマスクの腐食を防ぎ、マスクを繰り返
して使用することができる。
光吸収体からなる保護膜でマスク表面全体を被うこと
で、活性種によるマスクの腐食を防ぎ、マスクを繰り返
して使用することができる。
【００５３】さらに、本発明によれば、サブミクロン以
下のパターンを有するかつ非接触なマスクを用いるた
め、レジストプロセスを必要としない超微細加工ができ
る。
下のパターンを有するかつ非接触なマスクを用いるた
め、レジストプロセスを必要としない超微細加工ができ
る。
【図１】本発明一実施例を実施するための装置の断面図
である。
である。
【図２】本発明一実施例における非照射領域のエッチン
グ速度と選択比のＯ2分圧依存性を示す図である。
グ速度と選択比のＯ2分圧依存性を示す図である。
【図３】本発明一実施例に用いたマスクの製造法を示す
工程別断面図である。
工程別断面図である。
【図４】本発明一実施例におけるマスクのエッチング前
の顕微鏡写真である。
の顕微鏡写真である。
【図５】本発明一実施例におけるエッチングエッチング
パターンを示す結晶組織の顕微鏡写真である。
パターンを示す結晶組織の顕微鏡写真である。
１ 反応室 ２ 排気口 ３ Ｓｉ基板 ４ 載置台 ５ 第１導入管 ６ ガスプラズマ製造部 ７ 第２導入管 ８ 励起光 ９ マスク １０ 支持膜（ＢＮ） １１ レジスト １２ 集束イオンビ−ム（ＦＩＢ） １３ 保護膜（Ａｕ）
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例を実施するための装置の断面図
である。
である。
【図２】本発明一実施例における非照射領域のエッチン
グ速度と選択比のＯ2分圧依存性を示す図である。
グ速度と選択比のＯ2分圧依存性を示す図である。
【図３】本発明一実施例に用いたマスクの製造法を示す
工程別断面図である。
工程別断面図である。
【図４】本発明一実施例におけるマスクのエッチング前
を示す結晶構造の顕微鏡写真である。
を示す結晶構造の顕微鏡写真である。
【図５】本発明一実施例におけるマスクのエッチングパ
ターンを示す結晶構造の顕微鏡写真である。
ターンを示す結晶構造の顕微鏡写真である。
【符号の説明】 １ 反応室 ２ 排気口 ３ Ｓｉ基板 ４ 載置台 ５ 第１導入管 ６ ガスプラズマ製造部 ７ 第２導入管 ８ 励起光 ９ マスク １０ 支持膜（ＢＮ） １１ レジスト １２ 集束イオンビ−ム（ＦＩＢ） １３ 保護膜（Ａｕ）
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン基板のドライエッチングにおける
反応の励起源としての光と、反応室に導入されるフッ素
系ガスを含むガス（以下、第１のガスという）及び酸素
を含むガス（以下、第２のガスという）を用いて、該シ
リコン基板の該光の照射領域を選択的にエッチングする
ドライエッチング方法であって、 前記光として真空紫外線ないし軟Ｘ線領域の波長の光を
使用すること、 前記第１のガスは、プラズマ発生源を経由し、プラズマ
化して前記反応室に導入されること、 前記第２のガスは、前記プラズマ発生源を前記第１のガ
スと同時に経由せずに前記反応室に導入されること、を
特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】上記光は、上記シリコン基板から微小間隔
離れて配置した非密着型マスクを介して、該シリコン基
板の所望の領域に照射されることを特徴とする請求項１
記載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】上記非密着型マスクの表面は、耐腐食性材
料かつ光吸収体からなる保護膜に被われていることを特
徴とする請求項２記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207578A JPH05326466A (ja) | 1992-03-19 | 1992-07-10 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6339692 | 1992-03-19 | ||
| JP4-63396 | 1992-03-19 | ||
| JP4207578A JPH05326466A (ja) | 1992-03-19 | 1992-07-10 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326466A true JPH05326466A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=13228106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207578A Pending JPH05326466A (ja) | 1992-03-19 | 1992-07-10 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326466A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035679A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Toppan Printing Co Ltd | エッチングマスクおよびドライエッチング方法 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4207578A patent/JPH05326466A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035679A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Toppan Printing Co Ltd | エッチングマスクおよびドライエッチング方法 |
| JP4654811B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2011-03-23 | 凸版印刷株式会社 | エッチングマスクおよびドライエッチング方法 |
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