JPH0717800A

JPH0717800A - 気相化学反応エッチング方法ならびにその装置

Info

Publication number: JPH0717800A
Application number: JP16490793A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 健鈴木; Toshiyuki Matsui; 俊之松井; Hiroshi Kimura; 浩木村; Kazuo Koe; 和郎向江; Akihiko Oi; 明彦大井
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】金属元素の酸化物もしくは窒化物の気相化学反
応エッチングを容易に可能にするエッチング方法とその
装置構成とを提供する。【構成】反応ガスとして、水素ガスと、電子受容性ガ
ス：Ａ（Ａは炭素数が１〜３のアルカン、アルケンある
いはアルキン類の炭素化水素、もしくはこれらのアルコ
ール類，ケトン類，または前記炭化水素の水素をハロゲ
ンで置換した物質、またはハロゲンの単体）中の少なく
とも１種とを用い、被エッチング物の構成元素を各反応
ガスの作用で個別に母材表面から離脱させる方法とす
る。各反応ガスはこれらを混合し、あるいは個別にプラ
ズマ励起して同時に被エッチング物に作用させてトータ
ルなエッチング量を効率よく得るようにするか、個別に
プラズマ励起された各反応ガスを時間帯をずらせて被エ
ッチング物２に作用させて原子層ごとのエッチングも可
能にする使い方とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属元素の酸化物も
しくは窒化物を気相中での化学反応によりエッチングす
るためのエッチング方法ならびにエッチング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】気相中での化学反応に与かる反応ガス
は、エッチング反応を効果的に行わせるために通常プラ
ズマ励起が行われ、このプラズマ励起には弱電離プラズ
マが用いられている。弱電離プラズマとは中性分子ガス
の一部が電離してイオンと電子が空間中に等量存在した
状態を言う。このうち電子は外部から与えられる電界に
よって１０ｅＶ程度のエネルギーを持ち、中性気体種と
衝突する事によって、励起された気体種、分解された中
性分子種を発生させる。これらのうち気相化学反応に関
与する高活性な気体種は、イオン、励起種、分解中性分
子種いわゆるラジカルである。

【０００３】例えば、Ｓｉ，ＧａＡｓなどの半導体を化
学反応エッチングする場合、エッチングのための反応ガ
スとしてハロゲンを含むガスを用いる。これがプラズマ
中で分解してハロゲンラジカルを生成し、半導体と反応
することでエッチングが行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被エッチング物が金属
元素の酸化物もしくは窒化物の場合、ハロゲンガスでの
気相化学反応エッチングが非常に困難である。本発明の
目的は、金属元素の酸化物もしくは窒化物の気相化学反
応エッチングを容易に可能にするエッチング方法ならび
にその装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、金属元素の酸化物もしくは窒化
物の気相化学反応エッチングに、水素ガスと、電子受容
性ガス：Ａ（Ａは炭素数が１〜３のアルカン，アルケン
あいはアルキン類の炭化水素、もしくはこれらのアルコ
ール類，ケント類、または前記炭化水素をハロゲンで置
換した物質、またはハロゲンの単体）中の少なくとも１
種とを反応ガスとして用いる方法とする。

【０００６】この場合、各反応ガスのプラズマ励起の仕
方と被エッチング物の位置との組合わせにより、以下の
各エッチング方法が可能であり、目的により使い分けす
るようにすれば好適である。第１のエッチング方法：すべての反応ガスを同時に共通
のプラズマ化空間中に導入して混合ガスのプラズマを発
生させ、このプラズマ中でエッチングを行わせる方法。

【０００７】第２のエッチング方法：各反応ガスを共通
のプラズマ化空間中へ時間帯をずらせて導入して隣り合
う時間帯に互いに異なる反応ガスのプラズマを発生さ
せ、該各反応プラズマ中でエッチングを行うようにし
て、反応ガス別エッチングを時系列に、あるいは繰り返
して行う方法。第３のエッチング方法：すべての反応ガスを同時に共通
のプラズマ化空間を通過させつつプラズマ化空間通過中
にプラズマ励起された混合ガスをプラズマ化空間の外部
に位置する被エッチング物に照射してエッチングを行う
方法。

【０００８】第４のエッチング方法：各反応ガスをそれ
ぞれ、互いに独立したプラズマ化空間を同時に通過させ
つつ各プラズマ化空間通過中にプラズマ励起された各反
応ガスを同時に各プラズマ化空間の外部に位置する被エ
ッチング物に照射してエッチングを行う方法。第５のエッチング方法：各反応ガスをそれぞれ、互いに
独立したプラズマ化空間を通過させつつプラズマ化空間
通過中にプラズマ励起された各反応ガスを、各プラズマ
化空間の外部に位置する被エッチング物に時間帯をずら
せて照射してエッチングを行う方法。

【０００９】第６のエッチング方法：第５のエッチング
方法において、時間帯をずらせての各反応ガスの照射
を、各プラズマ化空間で各反応ガスを同時にプラズマ励
起しつつ、各プラズマ化空間と被エッチング物との間に
位置するシャッタの開閉時間帯をずらせることにより行
う方法。第７のエッチング方法：第５のエッチング方法におい
て、時間帯をずらせての各反応ガスの照射を、各プラズ
マ化空間からの反応ガス照射方向を同一平面内で同方向
として、各プラズマ化空間で各反応ガスを同時にプラズ
マ励起しつつ被エッチング物を前記平面内で反応ガス照
射方向と直角方向に直線移動させることにより行う方
法。

【００１０】第８のエッチング方法：第５のエッチング
方法において、時間帯をずらせての各反応ガスの照射
を、各プラズマ化空間からの反応ガス照射方向を同一平
面内で同一中心点へ向かう放射状方向として、各プラズ
マ化空間で各反応ガスを同時にプラズマ励起しつつ被エ
ッチング物を前記平面内で前記中心点を中心とした円軌
道の公転移動をさせることにより行う方法。

【００１１】第９のエッチング方法：第５のエッチング
方法において、時間帯をずらせての各反応ガスの照射
を、各反応ガスを各プラズマ化空間を同時に通過させつ
つ各プラズマ化空間のプラズマ励起時間帯をずらせるこ
とにより行う方法。そして、以上のエッチング方法のうち、特に第６，第７
および第９のエッチング方法を実現するための装置を、
本発明では以下の構成のものとする。

【００１２】第６のエッチング方法を実現するための装
置は、互いに独立したプラズマ化空間が、該各プラズマ
化空間からの反応ガス照射方向が共通の１点を通過する
ように配設されるとともに、該共通点位置に被エッチン
グ物を支持する支持機構を備え、かつ該共通点と各プラ
ズマ化空間の反応ガス噴出口との間にそれぞれ、互いに
独立に開閉可能なシャッタが設けられた構成とする。こ
の構成の装置をここでは第６の装置という。

【００１３】第７のエッチング方法を実現するための装
置は、互いに独立したプラズマ化空間が、該各プラズマ
化空間からの反応ガス照射方向が同一平面内で同方向と
なるように配設されるとともに該平面内を反応ガス照射
方向と直角方向に被エッチング物を移動させる直線移動
機構を備えた構成とする。この構成の装置をここでは第
７の装置という。なお、第７の装置において、各プラズ
マ化空間の反応ガス噴出口と被エッチング物の移動軌跡
との間にそれぞれ、互いに独立に開閉可能なシャッタが
設けられ、被エッチング物が各プラズマ化空間の反応ガ
ス噴出口前面側に反応ガス噴出口と同軸に位置したとき
のみ被エッチング物前面のシャッタが開くように操作さ
れるようにすればさらに好適である。この構成の装置を
ここでは第７Ａの装置という。

【００１４】第８のエッチング方法を実現するための装
置は、互いに独立したプラズマ化空間が、該各プラズマ
化空間からの反応ガス照射方向が同一平面内で同一中心
点へ向かう放射状方向となるように配設されるとともに
被エッチング物を該平面内で前記中心点を中心とする円
軌道で公転させる公転移動機構を備えた構成とする。こ
の構成の装置をここでは第８の装置という。なお、第８
の装置において、各プラズマ化空間の反応ガス噴出口と
被エッチング物の移動軌跡との間にそれぞれ、互いに独
立に開閉可能なシャッタが設けられ、被エッチング物が
各プラズマ化空間の反応ガス噴出口前面側に反応ガス噴
出口と同軸に位置したときのみ被エッチング物前面のシ
ャッタが開くように操作されるようにすればさらに好適
である。この構成の装置をここでは第８Ａの装置とい
う。

【００１５】第９のエッチング方法を実現するための装
置は、互いに独立したプラズマ化空間が、各プラズマ化
空間からの反応ガス照射方向が共通の１点を通過するよ
うに配設されるとともに該共通点位置に被エッチング物
を支持する支持機構を備え、かつ各プラズマ化空間のプ
ラズマ励起操作が時間帯をずらせて行われる構成とする
か（この構成の装置をここでは第９１の装置という）、
互いに独立したプラズマ化空間が、該各プラズマ化空間
からの反応ガス照射方向が同一平面内で同方向となるよ
うに配設されるとともに該平面内を反応ガス照射方向と
直角方向に被エッチング物を移動させる直線移動機構を
備え、被エッチング物が各プラズマ化空間の反応ガス噴
出口前面側に反応ガス噴出口と同軸に位置したときのみ
被エッチング物と同軸の反応ガス噴出口を有するプラズ
マ化空間がプラズマ励起操作される構成とするか（この
構成の装置をここでは第９２の装置という）、あるいは
互いに独立したプラズマ化空間が、該各プラズマ化空間
からの反応ガス照射方向が同一平面内で同一中心点へ向
かう放射状方向となるように配設されるとともに被エッ
チング物を該平面内で前記中心点を中心とする円軌道で
公転させる公転移動機構を備え、被エッチング物が各プ
ラズマ化空間の反応ガス噴出口前面側に反応ガス噴出口
と同軸に位置したときのみ被エッチング物と同軸の反応
ガス噴出口を有するプラズマ化空間がプラズマ励起操作
される構成とする（この構成の装置をここでは第９３の
装置という）。

【００１６】

【作用】金属元素の酸化物もしくは窒化物のエッチング
が困難な理由は、酸素，窒素と金属とのイオン結合が強
く、ハロゲンラジカルとの反応が阻害されるからであ
る。本発明による気相化学反応エッチング方法の原理
は、被エッチング物最表面の酸素，窒素を水素により還
元せしめ、最表面でのイオン結合を喪失させ、同時に金
属の最表面元素を電子受容性ガスにより離脱させるもの
である。

【００１７】具体的なエッチング方法として、本発明で
は、上述の９方法を提案しているが、これらの方法は、
各反応ガスを同時にプラズマ励起して同時に被エッチン
グ物に作用させる方法と、各反応ガスを個別の各プラズ
マ化空間で同時に、あるいは時間帯をずらせてプラズマ
励起し、各反応ガス別に時間帯をずらせて被エッチング
物に作用させる方法とに大別される。各反応ガスを同時
に被エッチング物に作用させる方法は、必要なエッチン
グ量を短時間に得るために効果的に適用されるもので、
エッチング操作や装置構成が単純になる利点があり、ま
た、各反応ガスを時間帯をずらせて被エッチング物に作
用させる方法は、各反応ガスの圧力と１回当たりのエッ
チング時間とを適宜に設定することにより、原子層ごと
のエッチングも可能になる利点がある。

【００１８】各反応ガスを同時に被エッチング物に作用
させる方法は、さらに、各反応ガスを共通のプラズマ化
空間に導入し、その混合ガスをプラズマ励起する方法
（第１，第３のエッチング方法）と、各反応ガスをそれ
ぞれ、互いに独立したプラズマ化空間に導入して各反応
ガス別にプラズマ励起し、プラズマ励起された各反応ガ
スを途中で混合することなく、直接被エッチング物に同
時に照射する方法（第４のエッチング方法）とに分けら
れる。混合ガスをプラズマ励起する場合、被エッチング
物をプラズマ化空間中に置く場合と、プラズマ化空間の
外部においてプラズマ励起された混合ガスを照射する場
合とでは、ガス条件（成分，分圧）が同一でもエッチン
グ速度が異なり、以下に説明する実施例では、被エッチ
ング物をプラズマ化空間の外部に置く場合の方がエッチ
ング速度が大きくなる。しかし装置構成はやや複雑化す
る。また、反応ガス別にプラズマ励起して被エッチング
物に同時に照射する方法では、上記第１，第３いずれの
方法よりもエッチング速度が速くなる。しかし、装置と
して各反応ガスの種類と同数のプラズマ化空間を必要と
する。

【００１９】上記第１，第３，第４の方法以外のエッチ
ング方法は、すべて、プラズマ励起された各反応ガスを
時間帯をずらせて被エッチング物に作用させる方法であ
る。これらの方法のうち、被エッチング物をプラズマ化
空間中に置いてエッチングを行う方法ではエッチング速
度が小さく、プラズマ化空間の外部に置いてプラズマ励
起された反応ガス照射を行うものの方がエッチング速度
が速くなる。しかし、プラズマ化空間を各反応ガスの種
類と同数必要とするために、装置がやや複雑，大型化す
る。

【００２０】上記９方法とその装置構成における具体的
な作用，効果のちがいについては、以下の実施例の項で
代表例を用いて具体的に説明する。なお、本発明では、
電子受容性ガス中、炭化水素については炭素数が１〜３
のものを反応ガスとしているが、これは、炭素数が多い
と炭化水素が気相になりにくいこと、また、減圧状態で
気相になってもラジカル中で活性化されるとき分子内で
の結合が切れて炭素数が不特定の分子に分解すること、
から、現象のばらつきを小さくして作用を確定的なもの
とするためである。しかし、炭素数が多くても減圧状態
で一旦気化すれば、本発明の目的に適った作用が現れる
ので、炭素数の多い炭化水素でも本発明の思想内にある
物質と考えることができる。

【００２１】

【実施例】図１に本発明による気相化学反応エッチング
方法を実現するための装置構成の第１の実施例を示す。
この実施例は、〔手段〕の項に示した第１のエッチング
方法を実現するための装置構成の一例を示し、反応ガス
をプラズマ励起するプラズマ化空間が高周波電源５から
１３．５６MHz の高周波電圧が印加される平行平板電極
１，１の間に形成されている。水素と、アルカン類炭化
水素（分子式：Ｃ_nＨ_2n+2）の最低級員であるメタン
（ＣＨ₄）とを１：１に混合したガスを、真空容器４内
圧力で１Ｐａになるように流量調節してプラズマを発生
させた。被エッチング物２には酸化物超伝導体のＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_xを用い、これを平行平板電極１，１間のプ
ラズマ化空間内に置いて水素、メタンの混合ガスのプラ
ズマを作用させることによりエッチングを行い、３ｎｍ
／ｍｉｎのエッチング速度が得られた。

【００２２】また、被エッチング物にＭｇＯを用い、同
様にしてエッチングを行い、１．５ｎｍ／ｍｉｎのエッ
チング速度が得られた。図２に本発明による気相化学反
応エッチング方法を実現するための装置構成の第２の実
施例を示す。この実施例は、〔手段〕で項に示した第２
のエッチング方法を実現するための装置構成の一例を示
し、真空容器４内へ水素とメタンとを時間帯をずらせて
交互に導入できるよう、水素用配管とメタン用配管とが
それぞれバルブ７，６を介して真空容器４のガス導入口
に接続されている。このほかの装置構成は第１の実施例
の場合と同じである。エッチング時の圧力は、水素，メ
タンともにそれぞれ１Ｐａとした。被エッチング物２へ
のプラズマ作用時間は、水素１０秒，メタン１０秒と
し、このサイクルを９００回繰り返した。

【００２３】被エッチング物に酸化物超伝導体：ＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_xのＣ軸配向膜を用いた結果、約１８０ｎｍ
のエッチング深さが得られた。この値を１サイクルあた
りのエッチング深さに換算すると０．２ｎｍであり、こ
の値はＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_xの原子１層分の厚さに相当す
る。したがって水素メタンとによるプラズマ処理１サイ
クルで原子層深さのエッチングが達成されたと考えられ
る。

【００２４】また、被エッチング物にＭｇＯを用いた場
合も１サイクルあたりのエッチング深さは０．２ｎｍで
あり、したがってプラズマ処理１サイクルで原子層深さ
のエッチングが達成された考えられる。図３に本発明に
よる気相化学反応エッチング方法を実現するための装置
構成の第３の実施例を示す。この実施例は、〔手段〕の
項に示した第３のエッチング方法を実現するための装置
構成の一例を示し、反応ガスをプラズマ励起するプラズ
マ化空間が、誘導結合型放電管９の内部でその励磁コイ
ル８のほぼ軸方向長さの範囲内に形成される。また、こ
の装置は、放電管９のガス噴出口を介してプラズマ化空
間と連通する真空容器１１を備え、被エッチング物２は
真空容器１１内に置かれ、エッチングはガス噴出口から
プラズマ励起された反応ガスを照射することにより行わ
れる。

【００２５】水素とメタンとを１：１に混合したガス
を、放電管９内圧力で０．５Ｐａになるように流量調節
し、高周波電源５から１３．５６MHz の高周波電流を励
磁コイル８に流してプラズマを発生させた。反応ガスは
真空容器１１内に噴出し被エッチング物２の表面に照射
される。この時の真空容器１１内の圧力は２×１０^-3Ｐ
ａだった。被エッチング物２に酸化物超電導体のＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_xを用いた結果、１０ｎｍ／ｍｉｎのエッチ
ング速度が得られた。また、被エッチング物２にＭｇＯ
を用いた場合には６ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度であ
った。

【００２６】なお、実施例１でエッチングしたＹＢａ₂
Ｃｕ₃Ｏ_xは、エッチング後の残りの部分が超電導性を
失ってしまったが、これは被エッチング物がプラズマに
さらされ、超伝導体にダメージをあたえたためであると
考えられる。しかし、本装置ではプラズマ化空間とエッ
チング処理室とを分離し、ダメージを軽減したため、超
電導転移温度の劣化は見られなかった。

【００２７】図４に本発明による気相化学反応エッチン
グ方法を実現するための装置構成の第４の実施例を示
す。この実施例は、〔手段〕の項に示した第４のエッチ
ング方法を実現するための装置構成の一例を示し、プラ
ズマ化空間を構成する放電管９を反応ガスの種類と同
数、各放電管９からの反応ガス照射方向が共通の１点を
通るように、ここでは反応ガスを水素およびメタンとし
て２個設けるとともに、各放電管９の内部空間とガス噴
出口を介して連通する，各放電管に共通の真空容器１２
をエッチング処理室として設けたものである。

【００２８】放電管９内のプラズマ励起条件は、励磁コ
イル８の巻数、放電管９内の圧力，励磁コイル８への入
力電力等を各反応ガスで最適化した。エッチングは被エ
ッチング物２を真空容器１２内に置き、各放電管９のガ
ス噴出口から反応ガスを被エッチング物２に同時に照射
して行った。被エッチング物に酸化物超伝導体のＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_xを用いた結果、３０ｎｍ／ｍｉｎのエッチ
ング速度が得られた。また、被エッチング物にＭｇＯを
用いた場合には２０ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度であ
った。

【００２９】図５に本発明による気相化学反応エッチン
グ方法を実現するための装置構成の第５の実施例を示
す。この実施例は、〔手段〕の項に示した第６のエッチ
ング方法を実現するための装置構成の一例を示し、実施
例４の装置に対してシャッタ１４および１５を付加した
ものである。これらのシャッタ１４，１５は互いに独立
に開閉可能に構成され、交互に開閉することにより、各
反応ガスが時間帯をずらせて繰り返し照射される。ここ
では反応ガスを水素およびメタンとし、シャッタ開放時
間をそれぞれ水素５秒，メタン５秒として、このサイク
ルを９００回繰り返した。

【００３０】被エッチング物に酸化物超伝導体：ＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_xのＣ軸配向膜、およびＭｇＯを用いた場
合、共に１サイクルあたりのエッチング深さは０．２ｎ
ｍであり、したがって照射処理１サイクルで原子層深さ
のエッチングが達成されたと考えられる。図６に本発明
による気相化学反応エッチング方法を実現するための装
置構成の第６の実施例を示す。この実施例は、〔手段〕
の項で示した第７のエッチング方法を実現するための装
置構成の一例を示し、プラズマ化空間を構成する放電管
９を反応ガスの種類と同数、同一平面内に、かつ反応ガ
スの照射方向が同一平面内で同方向となるように、ここ
では反応ガスを水素およびメタンとして２個設けるとと
もに、各放電管９の内部空間とガス噴出口を介して連通
する。各放電管に共通の真空容器１６をエッチング処理
室として設け、かつ、被エッチング物２を上記平面内で
反応ガスの照射方向と直角方向に移動可能としたもので
ある。

【００３１】装置をこのように構成すれば、各反応ガス
照射によるエッチングが時間帯をずらせて交互に行わ
れ、移動のさせ方により、各反応ガスごとに均一なエッ
チングが可能になる。本実施例では、反応ガス照射時間
を、水素５秒，メタン５秒とし、このサイクル９００回
繰り返した。被エッチング物に酸化物超伝導帯：ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x
のＣ軸配向膜、およびＭｇＯを用いた場合、共に１サイ
クルあたりのエッチング深さは０．２ｎｍであり、した
がって照射処理１サイクルで原子層深さのエッチングが
達成されたと考えられる。

【００３２】図７に本発明による気相化学反応エッチン
グ方法を実現するための装置構成の第７の実施例を示
す。この実施例は、〔手段〕の項に示した第８のエッチ
ング方法を実現するための装置構成の一例を示し、プラ
ズマ化空間を構成する放電管９を反応ガスの種類と同
数、同一平面内に、かつ反応ガスの照射方向が同一平面
内で同一中心点へ向かう放射状方向となるように、ここ
では反応ガスを水素およびメタンとして２個設けるとと
もに、各放電室９の内部空間とガス噴出口を介して連通
する，各放電管に共通の真空容器１７をエッチング処理
室として設け、かつ被エッチング物２を前記中心点を通
る軸１８まわりに円軌道の公転可能としたものである。

【００３３】この装置構成で、反応ガス照射時間を、水
素５秒，メタン５秒とし、このサイクルを９００回繰り
返した。被エッチング物に酸化物超伝導帯：ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x
のＣ軸配向膜、およびＭｇＯを用いた場合、共に１サイ
クルあたりのエッチング深さは０．２ｎｍであり、した
がって照射処理１サイクルで原子層深さのエッチングが
達成されたと考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、金属
元素の酸化物もしくは窒化物の気相化学反応エッチング
に、エッチングの反応ガスとして、水素ガスと、電子受
容性ガス：Ａ（Ａは炭素数が１〜３のアルカン，アルケ
ンあいはアルキン類の炭化水素、もしくはこれらのアル
コール類，ケント類、または前記炭化水素をハロゲンで
置換した物質、またはハロゲンの単体）中の少なくとも
１種とを用いることとしたので、被エッチング物の構成
元素がそれぞれ個別に効率よく母材表面から離脱し、従
来困難であった金属酸化物もしくは窒化物のエッチング
を容易にかつ効率よく行うことができる。そして、この
反応ガスを用いるエッチング方法として、請求項２の方
法では、簡易なエッチング操作および装置で効率的なエ
ッチングが可能になり、請求項３の方法では、エッチン
グのために共通のプラズマ化空間を利用するので、装置
を大型化することなく、かつ原子層ごとのエッチングが
可能になる。

【００３５】請求項４の方法では、装置は請求項２のも
のよりも大型化するがエッチング操作も容易で、かつエ
ッチング速度が向上する。請求項５の方法では、装置は
やや大型化するが、エッチング速度が顕著に向上する。
請求項６の方法では、原子層ごとのエッチングが顕著に
向上する。

【００３６】請求項７の方法では、請求項６の効果を、
装置をさほど複雑化することなく達成することができ
る。請求項８の方法では、装置はやや複雑化するが、反
応ガスを被エッチング物表面に垂直に照射することがで
き、原子層ごとに、かつ均一にエッチングを行うことが
できる。

【００３７】請求項９の方法では、被エッチング物を円
軌道で公転移動させるようにしたので、請求項８と同様
の効果を、より簡素な装置構成で得ることができる。請
求項１０の方法では、請求項６の効果を、請求項５の単
純な装置構成で得ることができる。そして、エッチング
装置として、請求項１１の装置では、シャッタを開閉時
間制御可能に構成することは容易に可能であるので、原
子層ごとのエッチングをより精度高く行うことができ
る。

【００３８】請求項１２の装置では、装置構成はやや複
雑となるが、反応ガスを被エッチング面に垂直に照射す
ることができるので、被エッチング物の移動のさせ方に
より、原子層ごとのエッチングをより均一に行うことが
できる。請求項１３の装置では、シャッタの開放時点お
よび開放時間の制御により、原子層ごとのエッチングを
精度高く、かつ均一に行うことができる。

【００３９】請求項１４の装置では、請求項１２と同様
の効果を、請求項１２の装置よりもさらに簡易な構成で
得ることができる。請求項１５の装置では、請求項１３
と同様の効果を、請求項１３の装置よりさらに簡易な装
置構成で得ることができる。請求項１６の装置では、請
求項１１と同様の効果を、請求項１１の装置よりさらに
簡易な装置構成で得ることができる。

【００４０】請求項１７の装置では、請求項１３と同様
の効果を、請求項１３，１５の装置よりさらに簡易な装
置構成で得ることができる。請求項１８の装置では、請
求項１５と同様の効果を、請求項１５の装置よりさらに
簡易な装置構成で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第１の実施例を示す概要図

【図２】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第２の実施例を示す概要図

【図３】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第３の実施例を示す概要図

【図４】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第４の実施例を示す概要図

【図５】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第５の実施例を示す概要図

【図６】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第６の実施例を示す概要図

【図７】本発明による気相化学反応エッチング方法を実
現するための装置構成の第７の実施例を示す概要図

【符号の説明】

１平行平板電極２被エッチング物４真空容器５高周波電源８励磁コイル９放電管１１真空容器１２真空容器１３真空容器１４シャッタ１５シャッタ１６真空容器１７真空容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０１Ｇ 3/00 ＺＡＡＣ０４Ｂ 41/91 ＺＡＡＢＨ０１Ｌ 21/3065 // Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｅ 8414−4Ｋ (72)発明者向江和郎神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者大井明彦神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属元素の酸化物もしくは窒化物を気相化
学反応によりエッチングする方法において、水素ガス
と、電子受容性ガス：Ａ（Ａは炭素数が１〜３のアルカ
ン，アルケンあいはアルキン類の炭化水素、もしくはこ
れらのアルコール類，ケトン類、または前記炭化水素を
ハロゲンで置換した物質、またはハロゲンの単体）中の
少なくとも１種とを反応ガスとして用いることを特徴と
する気相化学反応エッチング方法。
【請求項２】請求項第１項に記載の方法において、すべ
ての反応ガスを同時に共通のプラズマ化空間中に導入し
て混合ガスのプラズマを発生させ、このプラズマ中でエ
ッチングを行わせることを特徴とする気相化学反応エッ
チング方法。
【請求項３】請求項第１項に記載の方法において、各反
応ガスを共通のプラズマ化空間中へ時間帯をずらせて導
入して隣り合う時間帯に互いに異なる反応ガスのプラズ
マを発生させ、該各反応ガスプラズマ中でエッチングを
行うようにして、反応ガス別エッチングを時系列に、あ
るいは繰り返して行うことを特徴とする気相化学反応エ
ッチング方法。
【請求項４】請求項第１項に記載の方法において、すべ
ての反応ガスを同時に共通のプラズマ化空間を通過させ
つつプラズマ化空間通過中にプラズマ励起された混合ガ
スをプラズマ化空間の外部に位置する被エッチング物に
照射してエッチングを行うことを特徴とする気相化学反
応エッチング方法。
【請求項５】請求項第１項に記載の方法ににおいて、各
反応ガスをそれぞれ、互いに独立したプラズマ化空間を
同時に通過させつつ各プラズマ化空間通過中にプラズマ
励起された各反応ガスを同時に各プラズマ化空間の外部
に位置する被エッチング物に照射してエッチングを行う
ことを特徴とする気相化学反応エッチング方法。
【請求項６】請求項第１項に記載の方法において、各反
応ガスをそれぞれ、互いに独立したプラズマ化空間を通
過させつつプラズマ化空間通過中にプラズマ励起された
各反応ガスを、各プラズマ化空間の外部に位置する被エ
ッチング物に時間帯をずらせて照射してエッチングを行
うことを特徴とする気相化学反応エッチング方法。
【請求項７】請求項第６項に記載のエッチング方法にお
いて、時間帯をずらせての各反応ガスの照射が、各プラ
ズマ化空間で各反応ガスを同時にプラズマ励起しつつ、
各プラズマ化空間と被エッチング物との間に位置するシ
ャッタの開閉時間帯をずらせることにより行われること
を特徴とする気相化学反応エッチング方法。
【請求項８】請求項第６項に記載のエッチング方法にお
いて、時間帯をずらせての各反応ガスの照射が、各プラ
ズマ化空間からの反応ガス照射方向を同一平面内で同方
向として、各プラズマ化空間で各反応ガスを同時にプラ
ズマ励起しつつ被エッチング物を前記平面内で反応ガス
照射方向と直角方向に直線移動させることにより行われ
ることを特徴とする気相化学反応エッチング方法。
【請求項９】請求項第６項に記載のエッチング方法にお
いて、時間帯をずらせての各反応ガスの照射が、各プラ
ズマ化空間からの反応ガス照射方向を同一平面内で同一
中心点へ向かう放射状方向として、各プラズマ化空間で
各反応ガスを同時にプラズマ励起しつつ被エッチング物
を前記平面内で前記中心点を中心とした円軌道の公転移
動をさせることにより行われることを特徴とする気相化
学反応エッチング方法。
【請求項１０】請求項第６項に記載のエッチング方法に
おいて、時間帯をずらせての各反応ガスの照射が、各反
応ガスを各プラズマ化空間を同時に通過させつつ各プラ
ズマ化空間のプラズマ励起時間帯をずらせることにより
行われることを特徴とする気相化学反応エッチング方
法。
【請求項１１】請求項第７に記載のエッチング方法を実
現するための装置であって、互いに独立したプラズマ化
空間が、該各プラズマ化空間からの反応ガス照射方向が
共通の１点を通過するように配設されるとともに、該共
通点位置に被エッチング物を支持する支持機構を備え、
かつ該共通点と各プラズマ化空間の反応ガス噴出口との
間にそれぞれ、互いに独立に開閉可能なシャッタが設け
られていることを特徴とする気相化学反応エッチング装
置。
【請求項１２】請求項第８項に記載のエッチング方法を
実現するための装置であって、互いに独立したプラズマ
化空間が、該各プラズマ化空間からの反応ガス照射方向
が同一平面内で同方向となるように配設されるとともに
該平面内を反応ガス照射方向と直角方向に被エッチング
物を移動させる直線移動機構を備えていることを特徴と
する気相化学反応エッチング装置。
【請求項１３】請求項第１２項に記載の装置において、
各プラズマ化空間の反応ガス噴出口と被エッチング物の
移動軌跡との間にそれぞれ、互いに独立に開閉可能なシ
ャッタが設けられ、被エッチング物が各プラズマ化空間
の反応ガス噴出口前面側に反応ガス噴出口と同軸に位置
したときのみ被エッチング物前面のシャッタが開くよう
に操作されることを特徴とする気相化学反応エッチング
装置。
【請求項１４】請求項第９項に記載のエッチング方法を
実現するための装置であって、互いに独立したプラズマ
化空間が、該各プラズマ化空間からの反応ガス照射方向
が同一平面内で同一中心点へ向かう放射状方向となるよ
うに配設されるとともに被エッチング物を該平面内で前
記中心点を中心とする円軌道で公転させる公転移動機構
を備えていることを特徴とする気相化学反応エッチング
装置。
【請求項１５】請求項第１４項に記載の装置において、
各プラズマ化空間の反応ガス噴出口と被エッチング物の
移動軌跡との間にそれぞれ、互いに独立に開閉可能なシ
ャッタが設けられ、被エッチング物が各プラズマ化空間
の反応ガス噴出口前面側に反応ガス噴出口と同軸に位置
したときのみ被エッチング物前面のシャッタが開くよう
に操作されることを特徴とする気相化学反応エッチング
装置。
【請求項１６】請求項第１０項に記載のエッチング方法
を実現するための装置であって、互いに独立したプラズ
マ化空間が、各プラズマ化空間からの反応ガス照射方向
が共通の１点を通過するように配設されるとともに該共
通点位置に被エッチング物を支持する支持機構を備え、
かつ各プラズマ化空間のプラズマ励起操作が時間帯をず
らせて行われることを特徴とする気相化学反応エッチン
グ装置。
【請求項１７】請求項第１０項に記載のエッチング方法
を実現するための装置であって、互いに独立したプラズ
マ化空間が、該各プラズマ化空間からの反応ガス照射方
向が同一平面内で同方向となるように配設されるととも
に該平面内を反応ガス照射方向と直角方向に被エッチン
グ物を移動させる直線移動機構を備え、被エッチング物
が各プラズマ化空間の反応ガス噴出口前面側に反応ガス
噴出口と同軸に位置したときのみ被エッチング物と同軸
の反応ガス噴出口を有するプラズマ化空間がプラズマ励
起操作されることを特徴とする気相化学反応エッチング
装置。
【請求項１８】請求項第１０項に記載のエッチング方法
を実現するための装置であって、互いに独立したプラズ
マ化空間が、該各プラズマ化空間からの反応ガス照射方
向が同一平面内で同一中心点へ向かう放射状方向となる
ように配設されるとともに被エッチング物を該平面内で
前記中心点を中心とする円軌道で公転させる公転移動機
構を備え、被エッチング物が各プラズマ化空間の反応ガ
ス噴出口前面側に反応ガス噴出口と同軸に位置したとき
のみ被エッチング物と同軸の反応ガス噴出口を有するプ
ラズマ化空間がプラズマ励起操作されることを特徴とす
る気相化学反応エッチング装置。