JPH0831441B2 - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JPH0831441B2 JPH0831441B2 JP28776686A JP28776686A JPH0831441B2 JP H0831441 B2 JPH0831441 B2 JP H0831441B2 JP 28776686 A JP28776686 A JP 28776686A JP 28776686 A JP28776686 A JP 28776686A JP H0831441 B2 JPH0831441 B2 JP H0831441B2
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- etching
- gas
- temperature
- ion beam
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガスプラズマ、イオンビーム、レーザビーム
等による固体の表面処理方法に係り、特に高い選択性と
寸法精度が要求される半導体基板の低温ドライエッチン
グ方法に関するものである。
等による固体の表面処理方法に係り、特に高い選択性と
寸法精度が要求される半導体基板の低温ドライエッチン
グ方法に関するものである。
（従来の技術） 上記のような高エネルギー粒子のエネルギーを利用し
て、半導体基板をエッチング若しくは改質する技術にお
いて、ラジカル等の反応性中性粒子と被エッチング基板
との反応制御のために低温下でドライエッチングを行な
う方法が特開昭60−158627号公報に開示されている。こ
れはエッチングガスの被エッチング基板温度における蒸
気圧が、ガラスプラズマの圧力と等しくなる温度T1以上
で、かつエッチング生成物の室温におけるの蒸気圧の1/
10以下となる温度T2以下の、所定温度に基板を保持しサ
イドエッチングを防止する技術である。またイオンビー
ムを用いたエッチング方法は特開昭52−88238号公報に
記載されている。
て、半導体基板をエッチング若しくは改質する技術にお
いて、ラジカル等の反応性中性粒子と被エッチング基板
との反応制御のために低温下でドライエッチングを行な
う方法が特開昭60−158627号公報に開示されている。こ
れはエッチングガスの被エッチング基板温度における蒸
気圧が、ガラスプラズマの圧力と等しくなる温度T1以上
で、かつエッチング生成物の室温におけるの蒸気圧の1/
10以下となる温度T2以下の、所定温度に基板を保持しサ
イドエッチングを防止する技術である。またイオンビー
ムを用いたエッチング方法は特開昭52−88238号公報に
記載されている。
（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術においては上記T1以下の温度ではエッチ
ングガスが、冷却された基板面上の低温部分に選択的に
析出してしまい、ガスプラズマが保持できないという問
題があった。またこの吸着析出現象のために、T1以上の
温度領域であってもT1に近い温度に基板面が冷却される
と、エッチングガスの蒸気圧が低下し処理圧力の制御が
十分にできなくなる等の問題点があった。
ングガスが、冷却された基板面上の低温部分に選択的に
析出してしまい、ガスプラズマが保持できないという問
題があった。またこの吸着析出現象のために、T1以上の
温度領域であってもT1に近い温度に基板面が冷却される
と、エッチングガスの蒸気圧が低下し処理圧力の制御が
十分にできなくなる等の問題点があった。
さらにイオンアシスト反応の効率に対して配慮が不十
分で、特開昭60−158627号公報に記載の低温ドライエッ
チングにも、プラズマ乃至はイオンビームの間けつ的照
射の具体的な技術は示されておらず、イオンビームを連
続的に照射する場合は、ガスの流量やガス圧力によりイ
オンビームが被エッチング基板の表面に到達するまでに
減衰するという問題点があり、被エッチング基板表面の
冷却も不十分なため、ガスの吸着効率が低くガス吸着層
も極く薄いので、上記イオンアシスト反応の効果が弱く
反応確率も低かった。
分で、特開昭60−158627号公報に記載の低温ドライエッ
チングにも、プラズマ乃至はイオンビームの間けつ的照
射の具体的な技術は示されておらず、イオンビームを連
続的に照射する場合は、ガスの流量やガス圧力によりイ
オンビームが被エッチング基板の表面に到達するまでに
減衰するという問題点があり、被エッチング基板表面の
冷却も不十分なため、ガスの吸着効率が低くガス吸着層
も極く薄いので、上記イオンアシスト反応の効果が弱く
反応確率も低かった。
本発明は上記の問題点を解決するためのものであっ
て、被エッチング基板表面の温度を十分に下げ、前記T1
以下の温度においてもプラズマの発生条件を維持し、反
応性ガスの被エッチング基板表面に対する吸着効率を高
くすると共に、エッチングガスの消費量を少なくし、ま
たイオンビームの入射強度の低下を防止し、基板の下地
材料が極力エッチングされないような低温ドライエッチ
ング方法を提供することを目的としている。
て、被エッチング基板表面の温度を十分に下げ、前記T1
以下の温度においてもプラズマの発生条件を維持し、反
応性ガスの被エッチング基板表面に対する吸着効率を高
くすると共に、エッチングガスの消費量を少なくし、ま
たイオンビームの入射強度の低下を防止し、基板の下地
材料が極力エッチングされないような低温ドライエッチ
ング方法を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段） 上記の目的は真空容器内で希ガスプラズマを形成し、
これに加えて反応性ガスを導入して試料表面のエッチン
グを行ない、この反応によって生じた反応生成物の蒸気
圧が常温（本明細書に記載の常温は15℃とする。）にお
ける前記反応生成物の蒸気圧の1/10となる温度T2以下に
前記試料を冷却して前記エッチングを行なうと共に、前
記反応性ガスの導入を時分割して行なうことによって達
成される。
これに加えて反応性ガスを導入して試料表面のエッチン
グを行ない、この反応によって生じた反応生成物の蒸気
圧が常温（本明細書に記載の常温は15℃とする。）にお
ける前記反応生成物の蒸気圧の1/10となる温度T2以下に
前記試料を冷却して前記エッチングを行なうと共に、前
記反応性ガスの導入を時分割して行なうことによって達
成される。
（作用） 上記T2以下の温度の低温でエッチング処理を実施する
ことにより、被エッチング基板表面への吸着効率が高く
なり、さらに被エッチング基板温度がT1以下となって、
エッチング用ガスが冷却面に吸着析出する状態になって
も、希ガスは蒸気圧が高く、真空容器内はこの希ガス雰
囲気を保つことができる。このため基板の温度がT1以下
の温度においてもプラズマが維持される。
ことにより、被エッチング基板表面への吸着効率が高く
なり、さらに被エッチング基板温度がT1以下となって、
エッチング用ガスが冷却面に吸着析出する状態になって
も、希ガスは蒸気圧が高く、真空容器内はこの希ガス雰
囲気を保つことができる。このため基板の温度がT1以下
の温度においてもプラズマが維持される。
前記T1以下の温度に冷却した場合のエッチング現象
は、被エッチング基板表面が冷却されているところに反
応性ガスが導入されると、常温の真空容器内壁よりも冷
却されている面の方に、例えば被エッチング基板表面に
ガスが著しく吸着され易くなる。この吸着ガスと被エッ
チング基板表面との化学反応速度は低温であるため著し
く小さく、エッチングは殆ど行なわれない。ここに希ガ
スを導入するとプラズマが維持される。すなわち反応性
ガスの吸着した面にプラズマからのイオンや活性粒子が
入射する。ここで被エッチング基板表面に吸着した層に
イオンがある程度のエネルギーで入射すると、吸着層の
分子が解離励起され、さらに被エッチング基板表面温度
はイオン入射近傍だけが局部的に温度上昇する現象が起
き、吸着粒子と表面原子の反応が促進され、いわゆるイ
オンアシスト反応が生ずる。反応生成物は局部的な温度
上昇により脱離しやすくなり、エッチングが進むことに
なる。ここでイオンと反応性ガスを被エッチング基板表
面に同時に入射する場合を考えると、反応性ガスの吸着
効率が高いため、微量の反応性ガスを導入すれば良いが
その反面、反応性ガスの流入量の制御を厳密に行なう必
要がある。これに対し、反応性ガスの導入を間けつ的に
行なうことは、ガス流入の制御性において優れる。プラ
ズマの代りに希ガスイオンのイオンビームを用いた場合
を考えると、常時イオンが照射されているため、被エッ
チング基板の表面温度は温度上昇したままとなり冷却効
果が低下する。したがってイオン照射を間けつ的に行な
う本方法も低温ドライエッチングの温度の安定性、再現
性において優れている。
は、被エッチング基板表面が冷却されているところに反
応性ガスが導入されると、常温の真空容器内壁よりも冷
却されている面の方に、例えば被エッチング基板表面に
ガスが著しく吸着され易くなる。この吸着ガスと被エッ
チング基板表面との化学反応速度は低温であるため著し
く小さく、エッチングは殆ど行なわれない。ここに希ガ
スを導入するとプラズマが維持される。すなわち反応性
ガスの吸着した面にプラズマからのイオンや活性粒子が
入射する。ここで被エッチング基板表面に吸着した層に
イオンがある程度のエネルギーで入射すると、吸着層の
分子が解離励起され、さらに被エッチング基板表面温度
はイオン入射近傍だけが局部的に温度上昇する現象が起
き、吸着粒子と表面原子の反応が促進され、いわゆるイ
オンアシスト反応が生ずる。反応生成物は局部的な温度
上昇により脱離しやすくなり、エッチングが進むことに
なる。ここでイオンと反応性ガスを被エッチング基板表
面に同時に入射する場合を考えると、反応性ガスの吸着
効率が高いため、微量の反応性ガスを導入すれば良いが
その反面、反応性ガスの流入量の制御を厳密に行なう必
要がある。これに対し、反応性ガスの導入を間けつ的に
行なうことは、ガス流入の制御性において優れる。プラ
ズマの代りに希ガスイオンのイオンビームを用いた場合
を考えると、常時イオンが照射されているため、被エッ
チング基板の表面温度は温度上昇したままとなり冷却効
果が低下する。したがってイオン照射を間けつ的に行な
う本方法も低温ドライエッチングの温度の安定性、再現
性において優れている。
上述の作用に加えて、エッチング経過をモニタして、
イオンのエネルギーを変えることができるので、例えば
エッチング終了時点以後のオーバエッチングにおいて
は、できるだけイオンのエネルギーを小さくしてエッチ
ング残りの処理をすれば、下地材料に対する選択比を向
上させることができる。下地に凹凸がある場合で、平面
部のエッチングが終了時点に達したとき、段差部の肩部
分（垂直面側面）にはエッチングされていない残りがあ
り、同一エッチング条件であるとオーバエッチングの比
率を高くしないと除去されない場合が多い。ここでイオ
ンビームの入射角度を寝かせる方向に傾けると、上記の
肩の部分のエッチング速度は大きくなり、オーバエッチ
ング率を低く下げて残り部分を除去することが可能にな
る。
イオンのエネルギーを変えることができるので、例えば
エッチング終了時点以後のオーバエッチングにおいて
は、できるだけイオンのエネルギーを小さくしてエッチ
ング残りの処理をすれば、下地材料に対する選択比を向
上させることができる。下地に凹凸がある場合で、平面
部のエッチングが終了時点に達したとき、段差部の肩部
分（垂直面側面）にはエッチングされていない残りがあ
り、同一エッチング条件であるとオーバエッチングの比
率を高くしないと除去されない場合が多い。ここでイオ
ンビームの入射角度を寝かせる方向に傾けると、上記の
肩の部分のエッチング速度は大きくなり、オーバエッチ
ング率を低く下げて残り部分を除去することが可能にな
る。
（実施例１） 以下本発明の実施例を図面と共に説明する。第１図は
平行平板型高周波放電プラズマエッチング装置を用いて
Si基板上にPoly−Si被膜を形成した基板に対し、基板の
温度を変え、SF6とHeの混合ガスを用いてエッチングし
たときの基板温度とSF6ガスの流量との関係を示す特性
図であって、試験条件は下記の通りである。
平行平板型高周波放電プラズマエッチング装置を用いて
Si基板上にPoly−Si被膜を形成した基板に対し、基板の
温度を変え、SF6とHeの混合ガスを用いてエッチングし
たときの基板温度とSF6ガスの流量との関係を示す特性
図であって、試験条件は下記の通りである。
Heガスの圧力:50mTorr 入力電圧:400W Poly−Siに対する設定 エッチング速度:500nm/min これによるとSF6ガスの蒸気圧は−160℃で100mTorr内
外となり、この温度以下ではSF6ガスが冷却された基板
に選択的に吸着し、SF6の流量が減少しても500nm/minの
エッチング速度が得られることがわかった。またHeの蒸
気圧は−250℃のような低温下であっても、10Torr以上
の圧力があり、プラズマの発生には支障がなく、良好な
エッチングを実施することができた。一方希ガスの導入
がない場合には、同図破線で示すように概ね−130℃以
下の温度ではガスは流れない。
外となり、この温度以下ではSF6ガスが冷却された基板
に選択的に吸着し、SF6の流量が減少しても500nm/minの
エッチング速度が得られることがわかった。またHeの蒸
気圧は−250℃のような低温下であっても、10Torr以上
の圧力があり、プラズマの発生には支障がなく、良好な
エッチングを実施することができた。一方希ガスの導入
がない場合には、同図破線で示すように概ね−130℃以
下の温度ではガスは流れない。
すなわち希ガスをプラズマガス用に導入することによ
り、極低温下においてもエッチングが可能になり、しか
もエッチングガスの消費量を著しく低減することができ
た。本発明は、HeのほかNe、Ar、Xe、Kr等の希ガスをプ
ラズマ化し、これをエッチングガスと同時混合すること
によって本実施例以外のエッチング装置を用いても、ま
た他の被エッチング材に対しても適用が可能である。
り、極低温下においてもエッチングが可能になり、しか
もエッチングガスの消費量を著しく低減することができ
た。本発明は、HeのほかNe、Ar、Xe、Kr等の希ガスをプ
ラズマ化し、これをエッチングガスと同時混合すること
によって本実施例以外のエッチング装置を用いても、ま
た他の被エッチング材に対しても適用が可能である。
エッチングガスとしては、Ｆを含むガス、Clを含むガ
ス、Brを含むガス、またはこれらの混合ガス、さらに
O2、H2O、N2、CO、CO2などを添加しても良い。
ス、Brを含むガス、またはこれらの混合ガス、さらに
O2、H2O、N2、CO、CO2などを添加しても良い。
被エッチング材は、Si、GaAs、Poly−Si、Ge、InPな
どの半導体材料、SiO2、HfO2、Ta2O5、SiN、Al2O3など
の絶縁物、Al、Al合金、Ti、TiN、Ｗ、Mo、及びこれら
のシリサイドからなる金属がエッチング可能である。
どの半導体材料、SiO2、HfO2、Ta2O5、SiN、Al2O3など
の絶縁物、Al、Al合金、Ti、TiN、Ｗ、Mo、及びこれら
のシリサイドからなる金属がエッチング可能である。
−250〜−270℃の温度域ではHe、−200〜−250℃の温
度域ではHe、Neが、−150〜−200℃の温度域ではHe、N
e、Arが、−150℃以上の温度域ではKr、Xeが使用可能で
あるが、重元素の場合は、エッチング速度は大きくする
ことができる。また上記放電機能は、必ずしも希ガスに
限定しなくても、例えば窒素のような低活性ガスを、液
化する直前の低温で導入しても放電の維持が可能であ
る。
度域ではHe、Neが、−150〜−200℃の温度域ではHe、N
e、Arが、−150℃以上の温度域ではKr、Xeが使用可能で
あるが、重元素の場合は、エッチング速度は大きくする
ことができる。また上記放電機能は、必ずしも希ガスに
限定しなくても、例えば窒素のような低活性ガスを、液
化する直前の低温で導入しても放電の維持が可能であ
る。
次に第２図は本発明の他の実施例に使用したイオンア
シスト低温ドライエッチング装置の断面を示す図である
が、同図において、真空容器１にイオンビーム源２が接
続されており、反応性ガス導入口３及びイオン源用ガス
導入口４、ガス排気口５が設けられている。冷却試料台
６には試料台冷却媒体７、試料台温度制御ヒータ電源
８、試料９と冷却試料台６との熱接触を考慮した押えリ
ング10がある。反応性ガス導入口３に取付けられたバル
ブ11とイオンビーム源２とを時分割で作用させるため、
時分割コントローラ12が設けられている。またイオン加
速電圧を制御するために、試料台電位を付与する電源13
が設けられている。上記第２図で示した構成はイオンビ
ームを試料面に垂直に入射させ、垂直なエッチング形状
を得ることを目的としたときの装置である。
シスト低温ドライエッチング装置の断面を示す図である
が、同図において、真空容器１にイオンビーム源２が接
続されており、反応性ガス導入口３及びイオン源用ガス
導入口４、ガス排気口５が設けられている。冷却試料台
６には試料台冷却媒体７、試料台温度制御ヒータ電源
８、試料９と冷却試料台６との熱接触を考慮した押えリ
ング10がある。反応性ガス導入口３に取付けられたバル
ブ11とイオンビーム源２とを時分割で作用させるため、
時分割コントローラ12が設けられている。またイオン加
速電圧を制御するために、試料台電位を付与する電源13
が設けられている。上記第２図で示した構成はイオンビ
ームを試料面に垂直に入射させ、垂直なエッチング形状
を得ることを目的としたときの装置である。
第３図は試料面に対し、斜め方向からイオンを照射で
きるように、イオンビーム源２′を斜め方向に取付けた
装置図である。斜め方向は試料の種類によって、最適角
度に調整できる機構を備えている。冷却試料台６′は回
転できるように、冷却媒体との連結パイプがワンタッチ
で外すことができる構造になっている。ここでイオンビ
ーム源はカウフマン型でもマイクロ波放電型でもよい
が、斜め方向に取付けるイオン源の口径は、試料の見込
角が小さくなるので、垂直方向に取付けたイオン源口径
よりも小さくしても良い。
きるように、イオンビーム源２′を斜め方向に取付けた
装置図である。斜め方向は試料の種類によって、最適角
度に調整できる機構を備えている。冷却試料台６′は回
転できるように、冷却媒体との連結パイプがワンタッチ
で外すことができる構造になっている。ここでイオンビ
ーム源はカウフマン型でもマイクロ波放電型でもよい
が、斜め方向に取付けるイオン源の口径は、試料の見込
角が小さくなるので、垂直方向に取付けたイオン源口径
よりも小さくしても良い。
（実施例２） 第２図に示す装置を用いて反応性ガスにSF6、試料はS
i上にレジストマスクを形成したもので、試料温度を概
ね−100℃に設定し、イオンビーム用ガスにArを使用し
た。予め真空容器内をガス圧10-6Torr以下に排気した
後、試料を冷却しArイオンビームにより軽くスパッタク
リーニングした。続いてSF6ガスを10mTorrで概ね３秒間
導入（この時Arイオンビームは照射していない。）し、
試料表面にSF6ガスを吸着させた。その後、Arイオンビ
ームの加速電圧を100〜200Vで、概ね７秒間照射しArイ
オンビーム照射を中止して、SF6ガスを上記条件で流入
することを繰り返した。試料に対してSF6ガス流入とAr
イオンビーム照射を交互に10回繰り返して実施した結
果、Siのエッチング深さは概ね１μｍとなった。平均の
エッチング速度は600nm/min内外であるが、Arイオンビ
ーム照射時だけでエッチング速度を算出すると、850nm/
min内外である。同じエッチング条件で試料温度を常温
に近い温度に設定すると、Siの平均エッチング速度は20
0nm/min内外、Arイオン照射時だけで算出したエッチン
グ速度は280nm/min内外となり、試料温度が−100℃のほ
ぼ1/3のエッチング速度に低下した。試料温度を−100℃
よりも高温に次第に温度上昇させていくと、SF6の吸着
量が減少するので、エッチング速度も次第に減少してい
くが、SF6ガス流入設定時間を長く、Arイオンビームの
加速エネルギーを大きくすることにより、エッチング速
度の増大が認められた。
i上にレジストマスクを形成したもので、試料温度を概
ね−100℃に設定し、イオンビーム用ガスにArを使用し
た。予め真空容器内をガス圧10-6Torr以下に排気した
後、試料を冷却しArイオンビームにより軽くスパッタク
リーニングした。続いてSF6ガスを10mTorrで概ね３秒間
導入（この時Arイオンビームは照射していない。）し、
試料表面にSF6ガスを吸着させた。その後、Arイオンビ
ームの加速電圧を100〜200Vで、概ね７秒間照射しArイ
オンビーム照射を中止して、SF6ガスを上記条件で流入
することを繰り返した。試料に対してSF6ガス流入とAr
イオンビーム照射を交互に10回繰り返して実施した結
果、Siのエッチング深さは概ね１μｍとなった。平均の
エッチング速度は600nm/min内外であるが、Arイオンビ
ーム照射時だけでエッチング速度を算出すると、850nm/
min内外である。同じエッチング条件で試料温度を常温
に近い温度に設定すると、Siの平均エッチング速度は20
0nm/min内外、Arイオン照射時だけで算出したエッチン
グ速度は280nm/min内外となり、試料温度が−100℃のほ
ぼ1/3のエッチング速度に低下した。試料温度を−100℃
よりも高温に次第に温度上昇させていくと、SF6の吸着
量が減少するので、エッチング速度も次第に減少してい
くが、SF6ガス流入設定時間を長く、Arイオンビームの
加速エネルギーを大きくすることにより、エッチング速
度の増大が認められた。
上記の結果に対し従来の連続イオンビーム照射（100V
以上）、連続SF6ガス流入方式の場合は、試料温度に対
するエッチング速度の依存性は小さく、ほぼ一定値の40
0nm/min内外であった。従って常温近傍では連続イオン
ビームの照射、連続反応性ガス流入方式でのエッチング
速度が大きいが、概ね−100℃に達すると従来の連続方
式よりも、イオンビーム照射と反応性ガス流入を交互に
行なう方式でのエッチング速度の方が大きいことがわか
る。上記エッチング方式ではいずれもレジストマスク寸
法に忠実で、断面形状は垂直になった。
以上）、連続SF6ガス流入方式の場合は、試料温度に対
するエッチング速度の依存性は小さく、ほぼ一定値の40
0nm/min内外であった。従って常温近傍では連続イオン
ビームの照射、連続反応性ガス流入方式でのエッチング
速度が大きいが、概ね−100℃に達すると従来の連続方
式よりも、イオンビーム照射と反応性ガス流入を交互に
行なう方式でのエッチング速度の方が大きいことがわか
る。上記エッチング方式ではいずれもレジストマスク寸
法に忠実で、断面形状は垂直になった。
（実施例３） 試料として段差構造を有する下地Si表面に多結晶Si膜
を形成し、その上部にレジストマスクのある試料を用い
た、平坦部の多結晶Siのエッチング終了時点までは実施
例２で示した装置でエッチングを行なった。この段階で
は下地SiO2の段差部の垂直部分に多結晶Siが残留してい
る。このままエッチングを続行すると、上記残留多結晶
Siをエッチングする間に、下地SiO2もエッチングされる
度合いが大きくなる。下地SiO2のエッチング量をできる
だけ小さくするためには、Arイオンビームのエネルギー
を小さくすると良いが、上記残留多結晶Siのエッチング
時間も長くなるので、必ずしも得策ではない。そこで第
３図に示した装置を用いて斜め方向からArイオンビーム
を照射すると、上記残留多結晶Siのエッチング時間を短
縮できるという効果がある。このとき段差下部のSiO2表
面にイオンが入射しないようマスクの陰になるように、
イオンビームの入射角度を設定した。試料台は回転させ
るが、回転により下地SiO2面が照射される方向にあり好
ましくないので、マスクパタンに平行にイオンが入射す
る時間が短くなるように回転スピードを制御すると、選
択的に残留多結晶Siが効率良くエッチングされる。また
実施例２のように試料面に垂直にイオンを入射させた場
合の下地SiO2のエッチング速度より、斜め方向からのイ
オン入射の場合の下地SiO2のエッチング速度は小さく、
多結晶Siと下地SiO2のエッチング速度比は斜め方向から
のイオン入射の場合の方が大きい。
を形成し、その上部にレジストマスクのある試料を用い
た、平坦部の多結晶Siのエッチング終了時点までは実施
例２で示した装置でエッチングを行なった。この段階で
は下地SiO2の段差部の垂直部分に多結晶Siが残留してい
る。このままエッチングを続行すると、上記残留多結晶
Siをエッチングする間に、下地SiO2もエッチングされる
度合いが大きくなる。下地SiO2のエッチング量をできる
だけ小さくするためには、Arイオンビームのエネルギー
を小さくすると良いが、上記残留多結晶Siのエッチング
時間も長くなるので、必ずしも得策ではない。そこで第
３図に示した装置を用いて斜め方向からArイオンビーム
を照射すると、上記残留多結晶Siのエッチング時間を短
縮できるという効果がある。このとき段差下部のSiO2表
面にイオンが入射しないようマスクの陰になるように、
イオンビームの入射角度を設定した。試料台は回転させ
るが、回転により下地SiO2面が照射される方向にあり好
ましくないので、マスクパタンに平行にイオンが入射す
る時間が短くなるように回転スピードを制御すると、選
択的に残留多結晶Siが効率良くエッチングされる。また
実施例２のように試料面に垂直にイオンを入射させた場
合の下地SiO2のエッチング速度より、斜め方向からのイ
オン入射の場合の下地SiO2のエッチング速度は小さく、
多結晶Siと下地SiO2のエッチング速度比は斜め方向から
のイオン入射の場合の方が大きい。
以上Si、多結晶SiをSF6ガスの吸着、Arイオン照射に
よってエッチングしたが、Arイオンの代りにHe、Ne、K
r、Xe、などのイオンを用いても殆ど同じ効果が得られ
るのは勿論である。またSF6ガスのような反応性ガス吸
着に代えて、Cl2、NF3ガスによってもエッチングが可能
であり、その他ＣとＦやClなどの化合物を用いてもエッ
チング断面形状は垂直にすることができる。イオンビー
ムのエネルギーはエッチング経過で変化させ、エッチン
グ終了間際乃至終了後にエネルギーを小さくすると、選
択比の向上と被エッチング基体の損傷の防止に有効であ
る。
よってエッチングしたが、Arイオンの代りにHe、Ne、K
r、Xe、などのイオンを用いても殆ど同じ効果が得られ
るのは勿論である。またSF6ガスのような反応性ガス吸
着に代えて、Cl2、NF3ガスによってもエッチングが可能
であり、その他ＣとＦやClなどの化合物を用いてもエッ
チング断面形状は垂直にすることができる。イオンビー
ムのエネルギーはエッチング経過で変化させ、エッチン
グ終了間際乃至終了後にエネルギーを小さくすると、選
択比の向上と被エッチング基体の損傷の防止に有効であ
る。
（発明の効果） 本発明の実施により、プラズマが発生する温度領域が
拡張され極低温でのエッチングが可能となり、またエッ
チングガスが選択的に冷却面に吸着されるので、エッチ
ングガスの消費が節減され製造コストの低減に寄与する
効果をもたらした。
拡張され極低温でのエッチングが可能となり、またエッ
チングガスが選択的に冷却面に吸着されるので、エッチ
ングガスの消費が節減され製造コストの低減に寄与する
効果をもたらした。
またイオンビーム照射時にエッチングガスが被エッチ
ング基板の周囲に存在しないため、イオン源の汚染や損
傷を低減できる。またイオンビーム照射時のガス圧力を
任意に設定することができ、10-4〜10-5Torrという低圧
力下でもエッチングが可能で、イオンビームが飛翔する
間に粒子との衝突等で消滅しないようにすることができ
るので、極めて効率の良いエッチングができる。エッチ
ング特性についても、断面形状が垂直で選択性の高いプ
ロセスの構成が可能で、これによりサブミクロン級の加
工技術として極めて効果的である。
ング基板の周囲に存在しないため、イオン源の汚染や損
傷を低減できる。またイオンビーム照射時のガス圧力を
任意に設定することができ、10-4〜10-5Torrという低圧
力下でもエッチングが可能で、イオンビームが飛翔する
間に粒子との衝突等で消滅しないようにすることができ
るので、極めて効率の良いエッチングができる。エッチ
ング特性についても、断面形状が垂直で選択性の高いプ
ロセスの構成が可能で、これによりサブミクロン級の加
工技術として極めて効果的である。
第１図は本発明による一実施例の基板温度とガス流量と
の関係を示す特性図、第２、３図は本発明の他の実施例
に使用するイオンアシストエッチング装置の断面図であ
る。 １……真空容器、２、２′……イオンビーム源 ３……反応性ガス導入口、４……イオン源ガス導入口 ５……排気口、６、６′……冷却試料台 ７……冷却媒体源、８……温度制御ヒータ電源 ９……試料、10……試料押えリング 11……バルブ、12……時分割コントローラ 13……試料台電位負荷電源、14……イオン中和器
の関係を示す特性図、第２、３図は本発明の他の実施例
に使用するイオンアシストエッチング装置の断面図であ
る。 １……真空容器、２、２′……イオンビーム源 ３……反応性ガス導入口、４……イオン源ガス導入口 ５……排気口、６、６′……冷却試料台 ７……冷却媒体源、８……温度制御ヒータ電源 ９……試料、10……試料押えリング 11……バルブ、12……時分割コントローラ 13……試料台電位負荷電源、14……イオン中和器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向 喜一郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−158627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115339（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110726（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマを利用して被処理物の表面を処理
する表面処理方法において、 減圧容器内に前記被処理物を準備し、 希ガスまたは窒素の少なくとも一方と前記被処理物表面
と反応する反応性ガスとを前記減圧容器内に導入してプ
ラズマを形成するとともに、前記表面処理中の前記被処
理物の温度を、前記表面処理の際に生じた反応生成物の
蒸気圧が常温における前記反応生成物の蒸気圧の1/10に
等しくなる温度以下で、かつ、前記減圧容器内の圧力に
おける前記希ガスまたは前記窒素の凝縮温度以上に保持
することを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項２】前記反応性ガスを前記減圧容器内に間けつ
的に導入することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28776686A JPH0831441B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28776686A JPH0831441B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63141316A JPS63141316A (ja) | 1988-06-13 |
| JPH0831441B2 true JPH0831441B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17721477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28776686A Expired - Lifetime JPH0831441B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831441B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0265133A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-05 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| EP0363099B1 (en) * | 1988-10-02 | 1996-02-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Fine working method of crystalline material |
| JP2939269B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1999-08-25 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03239323A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Yamaha Corp | ドライエッチング方法 |
| US4992137A (en) * | 1990-07-18 | 1991-02-12 | Micron Technology, Inc. | Dry etching method and method for prevention of low temperature post etch deposit |
| US5356515A (en) * | 1990-10-19 | 1994-10-18 | Tokyo Electron Limited | Dry etching method |
| JPH04284628A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-09 | Shibaura Eng Works Co Ltd | ドライエッチング方法 |
| JPH04354331A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| US5352327A (en) * | 1992-07-10 | 1994-10-04 | Harris Corporation | Reduced temperature suppression of volatilization of photoexcited halogen reaction products from surface of silicon wafer |
| JP2002050809A (ja) | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Anelva Corp | 基板処理装置及び方法 |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP28776686A patent/JPH0831441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63141316A (ja) | 1988-06-13 |
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