JPH07263424A - デジタルエッチング方法及び装置 - Google Patents
デジタルエッチング方法及び装置Info
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- JPH07263424A JPH07263424A JP5604994A JP5604994A JPH07263424A JP H07263424 A JPH07263424 A JP H07263424A JP 5604994 A JP5604994 A JP 5604994A JP 5604994 A JP5604994 A JP 5604994A JP H07263424 A JPH07263424 A JP H07263424A
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- etching
- discharge
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 エッチャントの吸着量を１原子層に制御し、
イオン照射量の正確制御を必要とせずに、確実に１原子
層毎のエッチングを実施できるようにしたデジタルエッ
チング方法及び装置を提供する。 【構成】 本発明の方法は反応性ガスをパルス状の放電
により分解し、分解生成物の凝縮温度以下に冷却された
基板上に導入して凝縮層を形成し、その後赤外線ランプ
加熱により分解生成物の凝縮温度以上に基板を昇温し、
反応を促進させることにより１原子反応層を形成すると
ともに余分な凝縮分子を蒸発させ、さらにこの１原子反
応層を低いエネルギーを持った中性或いは荷電粒子を照
射することによって１原子層毎のエッチングを行なうこ
とから成り、また本発明の装置は、真空容器１内に、ガ
スをパルス状の放電により分解する放電部６と、この放
電部に対向して位置決めされた分解生成物の凝縮温度以
下に冷却可能な基板保持部３と、赤外線ランプ１０によ
る基板加熱機構とを有し、放電部が基板４上の吸着層を
エッチングする粒子照射機構を備えている。
イオン照射量の正確制御を必要とせずに、確実に１原子
層毎のエッチングを実施できるようにしたデジタルエッ
チング方法及び装置を提供する。 【構成】 本発明の方法は反応性ガスをパルス状の放電
により分解し、分解生成物の凝縮温度以下に冷却された
基板上に導入して凝縮層を形成し、その後赤外線ランプ
加熱により分解生成物の凝縮温度以上に基板を昇温し、
反応を促進させることにより１原子反応層を形成すると
ともに余分な凝縮分子を蒸発させ、さらにこの１原子反
応層を低いエネルギーを持った中性或いは荷電粒子を照
射することによって１原子層毎のエッチングを行なうこ
とから成り、また本発明の装置は、真空容器１内に、ガ
スをパルス状の放電により分解する放電部６と、この放
電部に対向して位置決めされた分解生成物の凝縮温度以
下に冷却可能な基板保持部３と、赤外線ランプ１０によ
る基板加熱機構とを有し、放電部が基板４上の吸着層を
エッチングする粒子照射機構を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩ及び超超ＬＳ
Ｉ製造プロセスにおけるデジタルエッチング方法及び装
置に関するものである。
Ｉ製造プロセスにおけるデジタルエッチング方法及び装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来ウエハプロセスに用いられてきたエ
ッチング方法は主として平行平板の反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）であり、ブロッキングコンデンサーを介
して浮遊基板に高周波電力を供給し、発生した自己バイ
アスを利用してプラズマ中のイオンを引き出し、エッチ
ングするようにされている。ＲＩＥ以外にＥＣＲやヘリ
コンプラズマなども利用されているが、原理的にはＲＩ
Ｅと同じエッチング機構が用いられている。すなわち、
真空容器内に導入されるハロゲン原子を含むガスがプラ
ズマ中で分解され、それにより生じたラジカルがウエハ
すなわち基板の表面に吸着して反応すると同時に、プラ
ズマ中で生じたイオンが反応表面に衝突し、原子同士の
結合を破壊するとともに表面に存在する原子にエネルギ
ーを与え、反応を促進させる働きをする。これらの過程
を経て、表面の原子は揮発性のハロゲン化物となり、表
面から脱離する。これらの一連の過程を総称してエッチ
ングプロセスと呼ばれており、従ってイオン衝撃がエッ
チング過程に大きく寄与しており、ＲＩＥはこれらを積
極的に利用する方法として用いられてきた。
ッチング方法は主として平行平板の反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）であり、ブロッキングコンデンサーを介
して浮遊基板に高周波電力を供給し、発生した自己バイ
アスを利用してプラズマ中のイオンを引き出し、エッチ
ングするようにされている。ＲＩＥ以外にＥＣＲやヘリ
コンプラズマなども利用されているが、原理的にはＲＩ
Ｅと同じエッチング機構が用いられている。すなわち、
真空容器内に導入されるハロゲン原子を含むガスがプラ
ズマ中で分解され、それにより生じたラジカルがウエハ
すなわち基板の表面に吸着して反応すると同時に、プラ
ズマ中で生じたイオンが反応表面に衝突し、原子同士の
結合を破壊するとともに表面に存在する原子にエネルギ
ーを与え、反応を促進させる働きをする。これらの過程
を経て、表面の原子は揮発性のハロゲン化物となり、表
面から脱離する。これらの一連の過程を総称してエッチ
ングプロセスと呼ばれており、従ってイオン衝撃がエッ
チング過程に大きく寄与しており、ＲＩＥはこれらを積
極的に利用する方法として用いられてきた。
【０００３】ところで、超ＬＳＩの進展と共にデバイス
プロセスは益々微小化し、トレンチや多層配線等の高ア
スペクト比（深さ／幅）構造の形成、その部位への絶縁
物や金属の埋め込み、その際の低損傷プロセス等が要求
されてきている。しかしながら、従来用いられてきた平
行平板型のＲＩＥ装置では、高エネルギーイオンを用い
るため上記のような要求を満たし得なくなった。すなわ
ち、イオンの運動量移送で微細加工を達成する平行平板
型のＲＩＥ装置によるエッチングプロセスにおいてイオ
ンエネルギーを下げて損傷を低減させようとすると、化
学反応が優勢となり、微細性が劣化してしまい、従って
上記のような微細加工には平行平板型のＲＩＥ装置を利
用したエッチングプロセスは実質的に使用できなくなっ
てきている。素子構造が微細になる２５６Ｍ、１ＧＤＲ
ＡＭ及びそれよりさらに微細となる超超ＬＳＩでは、従
来用いられてきた上述のようなＲＩＥ技術では、加工線
幅及びコンタクト孔等が0.5 μｍ以下になり、イオン照
射によって線幅縮小や孔拡大或いは深い部分への損傷が
起こり、そしてイオン照射による損傷は数百オングスト
ロームにまで及んでいると言われているので、このよう
なＲＩＥ技術は使用できない恐れがある。ところで、低
損傷でしかも微細加工に適したエッチング方法として要
求されることは、徹底的に表面反応律速にし、原子スケ
ールでエッチングを制御することである。すなわち、人
為的に１原子・分子層づつデジタル的にプロセスを行
い、下地基板に一切損傷を与えないことが必要である。
このため、先に特願平２−61255 （特開平３−263827号
公報）及び特願平２−75556 （特開平３−276791号公
報）において、基板の損傷を引き起こさない１原子層毎
のエッチングの可能なデジタルエッチング方法を提案し
た。この方法では、第１プラズマ源で生成されたエッチ
ャントを基板上に１層だけ吸着させ、第２プラズマ源に
より基板上の吸着層のみを剥離するようにエネルギー制
御されたイオンを基板に照射し、そして第２プラズマ源
と同期して、第２プラズマ源で発生されたイオンを基板
側へ引き寄せるバイアス電圧を基板へ印加するようにし
てデジタルエッチングを達成している。
プロセスは益々微小化し、トレンチや多層配線等の高ア
スペクト比（深さ／幅）構造の形成、その部位への絶縁
物や金属の埋め込み、その際の低損傷プロセス等が要求
されてきている。しかしながら、従来用いられてきた平
行平板型のＲＩＥ装置では、高エネルギーイオンを用い
るため上記のような要求を満たし得なくなった。すなわ
ち、イオンの運動量移送で微細加工を達成する平行平板
型のＲＩＥ装置によるエッチングプロセスにおいてイオ
ンエネルギーを下げて損傷を低減させようとすると、化
学反応が優勢となり、微細性が劣化してしまい、従って
上記のような微細加工には平行平板型のＲＩＥ装置を利
用したエッチングプロセスは実質的に使用できなくなっ
てきている。素子構造が微細になる２５６Ｍ、１ＧＤＲ
ＡＭ及びそれよりさらに微細となる超超ＬＳＩでは、従
来用いられてきた上述のようなＲＩＥ技術では、加工線
幅及びコンタクト孔等が0.5 μｍ以下になり、イオン照
射によって線幅縮小や孔拡大或いは深い部分への損傷が
起こり、そしてイオン照射による損傷は数百オングスト
ロームにまで及んでいると言われているので、このよう
なＲＩＥ技術は使用できない恐れがある。ところで、低
損傷でしかも微細加工に適したエッチング方法として要
求されることは、徹底的に表面反応律速にし、原子スケ
ールでエッチングを制御することである。すなわち、人
為的に１原子・分子層づつデジタル的にプロセスを行
い、下地基板に一切損傷を与えないことが必要である。
このため、先に特願平２−61255 （特開平３−263827号
公報）及び特願平２−75556 （特開平３−276791号公
報）において、基板の損傷を引き起こさない１原子層毎
のエッチングの可能なデジタルエッチング方法を提案し
た。この方法では、第１プラズマ源で生成されたエッチ
ャントを基板上に１層だけ吸着させ、第２プラズマ源に
より基板上の吸着層のみを剥離するようにエネルギー制
御されたイオンを基板に照射し、そして第２プラズマ源
と同期して、第２プラズマ源で発生されたイオンを基板
側へ引き寄せるバイアス電圧を基板へ印加するようにし
てデジタルエッチングを達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】１原子層毎のエッチン
グを確実に達成するためには、エッチャントの吸着量を
１原子層のみをエッチングするのに必要にして十分な量
にするか或いは十分なエッチャントを吸着させておいて
照射するイオン量を１原子層エッチングに必要な量に制
御するかの２つの方法が考えられる。先に特願平２−61
255 （特開平３−263827号公報）で提案したデジタルエ
ッチングは後者の例である。確かにこの方法でデジタル
エッチングが可能であるが、真に１原子層のエッチング
を達成するためには照射イオン量の制御が非常に難し
い。そこで、本発明では、エッチャントの吸着量を１原
子層に制御し、イオン照射量の正確制御を必要としない
方法により、確実に１原子層毎のエッチングを実施でき
るようにしたデジタルエッチング方法及び装置を提供す
ることを目的としている。
グを確実に達成するためには、エッチャントの吸着量を
１原子層のみをエッチングするのに必要にして十分な量
にするか或いは十分なエッチャントを吸着させておいて
照射するイオン量を１原子層エッチングに必要な量に制
御するかの２つの方法が考えられる。先に特願平２−61
255 （特開平３−263827号公報）で提案したデジタルエ
ッチングは後者の例である。確かにこの方法でデジタル
エッチングが可能であるが、真に１原子層のエッチング
を達成するためには照射イオン量の制御が非常に難し
い。そこで、本発明では、エッチャントの吸着量を１原
子層に制御し、イオン照射量の正確制御を必要としない
方法により、確実に１原子層毎のエッチングを実施でき
るようにしたデジタルエッチング方法及び装置を提供す
ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明によれば、真空容器内に、基
板保持部と放電部とを対向させて設け、ガスを放電によ
り分解してエッチングを行なうようにしたデジタルエッ
チング方法において、反応性ガスをパルス状の放電によ
り分解し、分解生成物の凝縮温度以下に冷却された基板
上に導入して凝縮層を形成し、その後赤外線ランプ加熱
により分解生成物の凝縮温度以上に基板を昇温し、反応
を促進させることにより１原子反応層を形成するととも
に余分な凝縮分子を蒸発させ、さらにこの１原子反応層
を低いエネルギーを持った中性或いは荷電粒子を照射す
ることによって１原子層毎のエッチングを行なうことを
特徴としている。すなわち、本発明の方法においては、
例えば170K以下に冷却された基板上にＦを含むガス（NF
3 、SF6 、F2等）をパルスプラズマ分解して供給し、赤
外ランプ照射により200Kに基板温度を昇温する。この操
作により、基板上に１原子層のＦ反応層が形成される。
この後、20〜100ev のエネルギーを持ち反応性のないイ
オン或いは中性粒子を照射し、１原子反応層を剥離す
る。例えば、基板がSi(100)の場合SiＦ2 の１原子反応
層が形成され、イオン照射によってこの１原子反応層が
剥離される。遊離したSiＦ2 は安定なラジカルとして存
在可能なため、この形で剥離される。
めに、本発明の第１の発明によれば、真空容器内に、基
板保持部と放電部とを対向させて設け、ガスを放電によ
り分解してエッチングを行なうようにしたデジタルエッ
チング方法において、反応性ガスをパルス状の放電によ
り分解し、分解生成物の凝縮温度以下に冷却された基板
上に導入して凝縮層を形成し、その後赤外線ランプ加熱
により分解生成物の凝縮温度以上に基板を昇温し、反応
を促進させることにより１原子反応層を形成するととも
に余分な凝縮分子を蒸発させ、さらにこの１原子反応層
を低いエネルギーを持った中性或いは荷電粒子を照射す
ることによって１原子層毎のエッチングを行なうことを
特徴としている。すなわち、本発明の方法においては、
例えば170K以下に冷却された基板上にＦを含むガス（NF
3 、SF6 、F2等）をパルスプラズマ分解して供給し、赤
外ランプ照射により200Kに基板温度を昇温する。この操
作により、基板上に１原子層のＦ反応層が形成される。
この後、20〜100ev のエネルギーを持ち反応性のないイ
オン或いは中性粒子を照射し、１原子反応層を剥離す
る。例えば、基板がSi(100)の場合SiＦ2 の１原子反応
層が形成され、イオン照射によってこの１原子反応層が
剥離される。遊離したSiＦ2 は安定なラジカルとして存
在可能なため、この形で剥離される。
【０００６】また本発明の第２の発明によれば、真空容
器内に、ガスをパルス状の放電により分解する放電部
と、この放電部に対向して位置決めされた分解生成物の
凝縮温度以下に冷却可能な基板保持部と、赤外線ランプ
による基板加熱機構とを有し、放電部が基板上の吸着層
をエッチングする粒子照射機構を備えていることを特徴
とするデジタルエッチング装置が提供される。本発明の
装置においては、放電部は陰極結合型放電部から成るこ
とができ、１原子反応層をイオン照射によりエッチング
するようにされる。また、放電部は基板と対向する位置
に設けたプラズマ発生機構から成ることができ、プラズ
マ照射により１原子反応層をエッチングするようにされ
る。代わりに、放電部は基板と対向する位置に設けた中
性粒子発生機構から成ってもよく、その場合には中性粒
子照射により１原子反応層をエッチングするようにされ
る。
器内に、ガスをパルス状の放電により分解する放電部
と、この放電部に対向して位置決めされた分解生成物の
凝縮温度以下に冷却可能な基板保持部と、赤外線ランプ
による基板加熱機構とを有し、放電部が基板上の吸着層
をエッチングする粒子照射機構を備えていることを特徴
とするデジタルエッチング装置が提供される。本発明の
装置においては、放電部は陰極結合型放電部から成るこ
とができ、１原子反応層をイオン照射によりエッチング
するようにされる。また、放電部は基板と対向する位置
に設けたプラズマ発生機構から成ることができ、プラズ
マ照射により１原子反応層をエッチングするようにされ
る。代わりに、放電部は基板と対向する位置に設けた中
性粒子発生機構から成ってもよく、その場合には中性粒
子照射により１原子反応層をエッチングするようにされ
る。
【０００７】
【作用】このように構成したデジタルエッチング方法に
おいては、放電ガスの供給時間を制御する必要がなく、
基板上に１原子反応層を形成するに足るエッチャントの
疑縮層ができればよい。基板温度を分解生成物の凝縮温
度以下にしてプラズマ分解したＦを含むラジカル種を基
板上に凝縮させ分解生成物の凝縮温度以上に昇温する
と、凝縮した分子種の中で反応性に富む分子種が基板の
最表面１原子層と反応し余分なエッチャントは蒸発す
る。このような機構は、自己制御反応（Self-Limiting
Reaction )と呼ばれる。すなわち、この自己制御反応が
起こることが重要であり、基板温度を分解生成物の凝縮
温度以下にしてラジカル種を凝縮させ、その後分解生成
物の凝縮温度以上に昇温することにより１原子反応層の
みを形成できる。
おいては、放電ガスの供給時間を制御する必要がなく、
基板上に１原子反応層を形成するに足るエッチャントの
疑縮層ができればよい。基板温度を分解生成物の凝縮温
度以下にしてプラズマ分解したＦを含むラジカル種を基
板上に凝縮させ分解生成物の凝縮温度以上に昇温する
と、凝縮した分子種の中で反応性に富む分子種が基板の
最表面１原子層と反応し余分なエッチャントは蒸発す
る。このような機構は、自己制御反応（Self-Limiting
Reaction )と呼ばれる。すなわち、この自己制御反応が
起こることが重要であり、基板温度を分解生成物の凝縮
温度以下にしてラジカル種を凝縮させ、その後分解生成
物の凝縮温度以上に昇温することにより１原子反応層の
みを形成できる。
【０００８】
【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。図１には、本発明のデジタルエッチング
方法を実施するための装置の一例を示す。図１において
真空容器１は排気口1aを介して適当な形式の真空ポンプ
（図示していない）で排気できるようにされており、こ
の真空容器１内には図示しているように絶縁シール部材
２を介して基板保持台３が挿設されており、この基板保
持台３は、液体窒素のような適当な冷媒を内部に循環で
きるように構成されており、その上には処理すべき基板
４が載置される。また、基板保持台３には負のバイアス
電圧Vbを印加できる電源５が接続されている。基板保持
台３に対向する位置には１原子吸着層を剥離するための
イオンを生成するカウフマン型のプラズマ源６が配置さ
れている。このプラズマ源６はイオンを加速するための
加速電源７及びイオンを引き出すための引き出し電源８
に接続され、また真空容器の外周にはコイル6aを備えて
いる。１原子反応層を剥離するためのイオンはプラズマ
源６の加速電圧Vaと基板保持台３のバイアス電圧Vbとの
差の電位によって決まるエネルギーをもって基板４の表
面に入射する。また図１において９はＦ系プラズマ源
で、このＦ系プラズマ源９は基板４上にエッチャントの
凝縮層を形成させるためのラジカルを含むガスをプラズ
マ分解して供給するようにされている。基板４とプラズ
マ源６との間において真空容器１内には赤外線ランプ10
が設けられ、基板４上に形成された凝縮層を加熱して余
分な凝縮分子を蒸発させて除くと共に１原子反応層を形
成させる働きをする。また赤外線ランプ10とプラズマ源
６との間にはシャッター11が配置されている。
いて説明する。図１には、本発明のデジタルエッチング
方法を実施するための装置の一例を示す。図１において
真空容器１は排気口1aを介して適当な形式の真空ポンプ
（図示していない）で排気できるようにされており、こ
の真空容器１内には図示しているように絶縁シール部材
２を介して基板保持台３が挿設されており、この基板保
持台３は、液体窒素のような適当な冷媒を内部に循環で
きるように構成されており、その上には処理すべき基板
４が載置される。また、基板保持台３には負のバイアス
電圧Vbを印加できる電源５が接続されている。基板保持
台３に対向する位置には１原子吸着層を剥離するための
イオンを生成するカウフマン型のプラズマ源６が配置さ
れている。このプラズマ源６はイオンを加速するための
加速電源７及びイオンを引き出すための引き出し電源８
に接続され、また真空容器の外周にはコイル6aを備えて
いる。１原子反応層を剥離するためのイオンはプラズマ
源６の加速電圧Vaと基板保持台３のバイアス電圧Vbとの
差の電位によって決まるエネルギーをもって基板４の表
面に入射する。また図１において９はＦ系プラズマ源
で、このＦ系プラズマ源９は基板４上にエッチャントの
凝縮層を形成させるためのラジカルを含むガスをプラズ
マ分解して供給するようにされている。基板４とプラズ
マ源６との間において真空容器１内には赤外線ランプ10
が設けられ、基板４上に形成された凝縮層を加熱して余
分な凝縮分子を蒸発させて除くと共に１原子反応層を形
成させる働きをする。また赤外線ランプ10とプラズマ源
６との間にはシャッター11が配置されている。
【０００９】このように構成した図示装置の動作におい
ては、図２にタイムシーケンシャルチャートで示すよう
に各部の動作が制御され、すなわちまず、基板４を液体
窒素により140K以下に冷却し、Ｆ系プラズマ源ソース部
にＮＦ3 ガスを導入し、１原子反応層を形成するに足る
エッチャントの疑縮層が基板４上に形成される。その後
赤外線ランプ10が付勢され、光照射によって基板４の表
面だけが加熱され、最表面をフッ化せさ、吸着層を脱離
させる。次にシャッター11が開かれ、残った１原子反応
層は基板４と相対する位置に設けられたプラズマ源６で
生成された反応性のないイオンの照射によって剥離され
る。これらの過程を図３に模式的に示す。図２に示すタ
イムシーケンスに従って実験を行った結果ほぼ１原子層
毎にエッチングされることが確認された。
ては、図２にタイムシーケンシャルチャートで示すよう
に各部の動作が制御され、すなわちまず、基板４を液体
窒素により140K以下に冷却し、Ｆ系プラズマ源ソース部
にＮＦ3 ガスを導入し、１原子反応層を形成するに足る
エッチャントの疑縮層が基板４上に形成される。その後
赤外線ランプ10が付勢され、光照射によって基板４の表
面だけが加熱され、最表面をフッ化せさ、吸着層を脱離
させる。次にシャッター11が開かれ、残った１原子反応
層は基板４と相対する位置に設けられたプラズマ源６で
生成された反応性のないイオンの照射によって剥離され
る。これらの過程を図３に模式的に示す。図２に示すタ
イムシーケンスに従って実験を行った結果ほぼ１原子層
毎にエッチングされることが確認された。
【００１０】図４は、基板４を液体窒素によって140K以
下に冷却し、Ｆ系プラズマ源９にＮＦ3 ガスを導入し、
マイクロ波キャビティにより５〜300 秒間放電分解して
導入した時の基板表面上の赤外反射吸収スペクトル（Ｒ
ＡＳ）である。プラズマ分解されたＦ系ガスに300 秒間
曝すと厚い凝縮層が形成されていることを示すブロード
なピークが800 〜 900cm-1付近にみられる。凝縮層が形
成されている試料すなわち基板に赤外線ランプ10を照射
し、基板４の温度を上げていきながらＲＡＳスペクトル
を測定した結果が図５に示されている。200Kになると突
然SiＦ2 の結合を示すピークが現れ、800 〜 900cm-1に
現れていた凝縮層を示すブロードなピークは消失する。
これは温度を上げることにより、凝縮層の中の遊離した
Ｆ原子を含む活性な分子が基板構成原子であるSiと反応
しSiＦ2 結合を形成し、基板最表面層と反応できない他
の余分な吸着分子が蒸発したことを示している。その
後、別の反応性のない放電ガスを基板と相対する位置に
設置された放電室すなわちプラズマ源６に導入し、放電
室の電位が高くなるように基板と放電室との電位差を20
〜100ev に保って、放電を行なうと放電室で生成された
イオンが基板に照射され、基板上に形成された１原子反
応層がイオン照射によりスパッタエッチされる。これに
より、基板上の１原子反応層のみが剥離される。この場
合、基板上の１原子反応層のみが剥離するように希ガス
イオンのエネルギーが基板４と放電室６の電位差で制御
される。基板４をブロッキングコンデンサーで浮遊状態
にし、基板４に高周波を印加し、希ガスを導入して、通
常のＲＩＥと同様にして１原子反応層を剥離する場合に
は、印加する高周波電力を制御して１原子反応層のみ剥
離できる電力にする。
下に冷却し、Ｆ系プラズマ源９にＮＦ3 ガスを導入し、
マイクロ波キャビティにより５〜300 秒間放電分解して
導入した時の基板表面上の赤外反射吸収スペクトル（Ｒ
ＡＳ）である。プラズマ分解されたＦ系ガスに300 秒間
曝すと厚い凝縮層が形成されていることを示すブロード
なピークが800 〜 900cm-1付近にみられる。凝縮層が形
成されている試料すなわち基板に赤外線ランプ10を照射
し、基板４の温度を上げていきながらＲＡＳスペクトル
を測定した結果が図５に示されている。200Kになると突
然SiＦ2 の結合を示すピークが現れ、800 〜 900cm-1に
現れていた凝縮層を示すブロードなピークは消失する。
これは温度を上げることにより、凝縮層の中の遊離した
Ｆ原子を含む活性な分子が基板構成原子であるSiと反応
しSiＦ2 結合を形成し、基板最表面層と反応できない他
の余分な吸着分子が蒸発したことを示している。その
後、別の反応性のない放電ガスを基板と相対する位置に
設置された放電室すなわちプラズマ源６に導入し、放電
室の電位が高くなるように基板と放電室との電位差を20
〜100ev に保って、放電を行なうと放電室で生成された
イオンが基板に照射され、基板上に形成された１原子反
応層がイオン照射によりスパッタエッチされる。これに
より、基板上の１原子反応層のみが剥離される。この場
合、基板上の１原子反応層のみが剥離するように希ガス
イオンのエネルギーが基板４と放電室６の電位差で制御
される。基板４をブロッキングコンデンサーで浮遊状態
にし、基板４に高周波を印加し、希ガスを導入して、通
常のＲＩＥと同様にして１原子反応層を剥離する場合に
は、印加する高周波電力を制御して１原子反応層のみ剥
離できる電力にする。
【００１１】ところで、図示例ではプラズマ源はカウフ
マン型のプラズマ源が用いられているが、ＥＣＲ等他の
放電方式でもよい。また、基板保持台に印加するバイア
ス電源の代りに高周波バイアスを用いることもできる。
マン型のプラズマ源が用いられているが、ＥＣＲ等他の
放電方式でもよい。また、基板保持台に印加するバイア
ス電源の代りに高周波バイアスを用いることもできる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、自己制限反応が生じるように構成しているので、エ
ッチャントの吸着量を１原子層に制御し、イオン照射量
の正確制御を必要とせずに、確実に１原子層毎のエッチ
ングを実施することができるようになる。
ば、自己制限反応が生じるように構成しているので、エ
ッチャントの吸着量を１原子層に制御し、イオン照射量
の正確制御を必要とせずに、確実に１原子層毎のエッチ
ングを実施することができるようになる。
【図１】 本発明のデジタルエッチング方法を実施して
いる装置の一例を示す概略線図。
いる装置の一例を示す概略線図。
【図２】 図１の装置の動作の過程を示すタイムシーケ
ンシャルチャート。
ンシャルチャート。
【図３】 本発明の方法の示す原理図。
【図４】 基板上の赤外反射吸収スペクトルを示す図。
【図５】 種々の温度における基板上の赤外反射吸収ス
ペクトルを示す図。
ペクトルを示す図。
１：真空容器 ２：絶縁シール部材 ３：基板保持台 ４：処理すべき基板 ５：バイアス電源 ６：プラズマ源（放電室） ７：加速電源 ８：引き出し電源 ９：Ｆ系プラズマ源 10：赤外線ランプ 11：シャッター
Claims (5)
- 【請求項１】 真空容器内に、基板保持部と放電部とを
対向させて設け、ガスを放電により分解してエッチング
を行なうようにしたデジタルエッチング方法において、
反応性ガスをパルス状の放電により分解し、分解生成物
の凝縮温度以下に冷却された基板上に導入して凝縮層を
形成し、その後赤外線ランプ加熱により分解生成物の凝
縮温度以上に基板を昇温し、反応を促進させることによ
り１原子反応層を形成するとともに余分な凝縮分子を蒸
発させ、さらにこの１原子反応層を低いエネルギーを持
った中性或いは荷電粒子を照射することによって１原子
層毎のエッチングを行なうことを特徴とするデジタルエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 真空容器内に、ガスをパルス状の放電に
より分解する放電部と、この放電部に対向して位置決め
された分解生成物の凝縮温度以下に冷却可能な基板保持
部と、赤外ランプによる基板加熱機構とを有し、放電部
が基板上の吸着層をエッチングする粒子照射機構を備え
ていることを特徴とするデジタルエッチング装置。 - 【請求項３】 放電部が陰極結合型放電部から成り、１
原子反応層をイオン照射によりエッチングするようにし
た請求項２に記載のデジタルエッチング装置。 - 【請求項４】 放電部が基板と対向する位置に設けたプ
ラズマ発生機構から成り、プラズマ照射により１原子反
応層をエッチングするようにした請求項２に記載のデジ
タルエッチング装置。 - 【請求項５】 放電部が基板と対向する位置に設けた中
性粒子発生機構から成り、中性粒子照射により１原子反
応層をエッチングするようにした請求項２に記載のデジ
タルエッチング装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05604994A JP3408311B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | デジタルエッチング方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05604994A JP3408311B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | デジタルエッチング方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263424A true JPH07263424A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3408311B2 JP3408311B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=13016235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05604994A Expired - Fee Related JP3408311B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | デジタルエッチング方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3408311B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252186A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | エッチング装置及びエッチング方法 |
| KR100801614B1 (ko) * | 2007-03-06 | 2008-02-11 | 성균관대학교산학협력단 | Ｈｅｍｔ 소자의 게이트 리세스 식각 방법 |
| US8633115B2 (en) | 2011-11-30 | 2014-01-21 | Applied Materials, Inc. | Methods for atomic layer etching |
| JP2014522104A (ja) * | 2011-07-20 | 2014-08-28 | ラム リサーチ コーポレーション | 不活性ガスから生成される準安定ガスを使用する原子層エッチング |
| JP2016178257A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP05604994A patent/JP3408311B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252186A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | エッチング装置及びエッチング方法 |
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| JP2017228791A (ja) * | 2011-07-20 | 2017-12-28 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 不活性ガスから生成される準安定ガスを使用する原子層エッチング |
| US10014192B2 (en) | 2011-07-20 | 2018-07-03 | Lam Research Corporation | Apparatus for atomic layering etching |
| US8633115B2 (en) | 2011-11-30 | 2014-01-21 | Applied Materials, Inc. | Methods for atomic layer etching |
| US9111876B2 (en) | 2011-11-30 | 2015-08-18 | Applied Materials, Inc. | Methods for atomic layer etching |
| US9305805B2 (en) | 2011-11-30 | 2016-04-05 | Applied Materials, Inc. | Methods for atomic layer etching |
| JP2016178257A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3408311B2 (ja) | 2003-05-19 |
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