JPH09148306A - ウエハの微細加工法およびそれに用いる装置 - Google Patents

ウエハの微細加工法およびそれに用いる装置

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JPH09148306A
JPH09148306A JP30275095A JP30275095A JPH09148306A JP H09148306 A JPH09148306 A JP H09148306A JP 30275095 A JP30275095 A JP 30275095A JP 30275095 A JP30275095 A JP 30275095A JP H09148306 A JPH09148306 A JP H09148306A
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JP
Japan
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wafer
etching gas
gas
groove
irradiation
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JP30275095A
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Akira Yoshino
明 吉野
Takashi Yokoyama
敬志 横山
Kazuma Yamamoto
和馬 山本
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Daido Hoxan Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶融蒸発物の再付着が生じず、しかも単一工程
で高精度の加工を施すことのできる、優れたウエハの微
細加工法およびそれに用いる装置を提供する。 【解決手段】ウエハ12表面にエッチングガスを供給す
るとともに、ウエハ12表面の溝加工予定部の一個所に
レーザ照射もしくは光子照射を行い、上記エッチングガ
スのガス成分を上記照射部において励起し、上記ウエハ
12の構成成分と上記励起されたガス成分とを化学反応
させて揮発除去することによりウエハ12表面に凹部を
形成し、その状態で上記照射部を溝加工予定部に沿って
相対的に移動させることにより溝加工予定部に溝を形成
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハの微細加工
法およびそれに用いる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、ウエハ表面に大規模集積回路
(LSI)等の半導体デバイスを形成するために、ウエ
ハ表面に微細な溝加工を施すことが行われている。この
ような微細加工を施す方法としては、炭酸ガスレーザや
YAGレーザ等を用いウエハ表面を溶融し蒸発させて溝
を形成する方法や、ウエハ表面にレジストを塗布し、露
光後に所定の方法でエッチングすることにより溝形成す
る方法等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記レーザ等を用いる
方法は、ウエハ表面を溶融するため、溶融液が周囲に盛
り上がったり流れたりして加工精度が悪いという問題が
ある。また、溶融蒸発したウエハ成分が、ウエハ表面の
他の部分に付着して冷却固化して表面の平滑性を損なう
という問題もある。
【0004】また、レジスト塗布後にエッチングする方
法は、例えば図5〜図10に示すように、ウエハ1の表
面にフォトレジスト(感光性有機高分子)2を塗布し
(図6)、そのうえに、予め所定の回路パターン(網部
Pで示す)が焼き付けられたフォトマスク3を密着させ
て感光させ(図7、感光した部分を斜線Qで示す)、現
像してレジスト2の未感光部分(現像液に溶解)を流去
し(図8)、ウエハ1表面にレジスト2によるパターン
を形成したのち、このレジスト2の膜をマスクとして、
プラズマによるドライエッチング等を行って溝4を形成
し(図9)、上記レジスト2の膜を剥離して洗浄するこ
とにより、回路パターンとなる部分の溝が形成されたウ
エハを得る(図10)という多工程を必要とする。この
ため、生産効率が悪いという問題がある。しかも、ウエ
ハ1全面に塗布されたレジスト2を最終的に全部除去し
てしまうため、材料コストが高くつくとともに、廃液処
理あるいは再利用のためのコストがかかるという問題も
ある。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、ウエハに溝形成を施す微細加工において、溶融
蒸発物の再付着が生じず、しかも単一工程で高精度の加
工を施すことのできる、優れたウエハの微細加工法およ
びそれに用いる装置の提供をその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ウエハ表面に微細な溝加工を施す方法で
あって、上記ウエハ表面にエッチングガスを供給すると
ともに、ウエハ表面の溝加工予定部の一個所にレーザ照
射もしくは光子照射を行い、上記エッチングガスのガス
成分を上記照射部において励起し、上記ウエハの構成成
分と上記励起されたガス成分とを化学反応させて揮発除
去することによりウエハ表面に凹部を形成し、その状態
で上記照射部を溝加工予定部に沿って相対的に移動させ
ることにより溝加工予定部に溝を形成するようにしたウ
エハの微細加工法を第1の要旨とする。
【0007】また、ウエハ表面に微細な溝加工を施す際
に用いられるウエハの微細加工装置であって、上記ウエ
ハ装着部と、上記装着部に装着されたウエハを同一平面
上でX−Y方向に移動させるウエハ移動手段とを備えた
密閉式のチャンバーと、上記チャンバー内にエッチング
ガスを供給するエッチングガス供給手段と、上記チャン
バー内から排ガスを取り出すガス取り出し手段とを設
け、かつ上記装着されたウエハに対し、チャンバー外か
らレーザ照射もしくは光子照射を行うエッチングガス励
起手段を設けたウエハの微細加工装置を第2の要旨とす
る。
【0008】つぎに、本発明の実施の形態を説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】まず、本発明が対象とするウエハ
としては、従来から、半導体デバイス製造に用いられて
いるウエハであればどのようなものであっても差し支え
はない。例えば、Si,GaAs,SiO2 ,Si3
4 ,Al2 3 等の単結晶インゴットまたは多結晶イン
ゴットを所定厚みの円板あるいは角板に切断し鏡面仕上
げしたもの等があげられる。
【0010】上記ウエハの微細加工に用いるエッチング
ガスとしては、上記ウエハの構成成分と反応して揮発性
物質を生成する物性を有するものが最適であり、このよ
うなガスとしては、NF3 ,CCl2 2 ,CF4 ,C
2 6 ,C3 8 ,CHF3,CCl4 ,SF6 ,CC
3 F,ClF3 ,HCl等があげられる。これらのガ
スは、単一で用いても2種以上の混合ガスとして用いて
もよい。
【0011】また、上記レーザ照射では、発振波長が
0.1〜10μmの領域のレーザ光を用いるのが好適で
あり、このようなレーザ光を発振しうる発振源として
は、YAG,Ar等があげられる。そして、その出力は
通常1〜100w程度に設定される。また、上記光子照
射では、通常0.1〜10kwのHg,Xe等を光源と
して用いるのが好適である。そして、これらの照射によ
り、ウエハ表面が300〜600℃に加熱されるよう設
定することが好ましい。すなわち、上記加熱が300℃
未満ではエッチングガスに対する励起効果が不充分とな
り反応が進行しにくく、逆に上記加熱が600℃を超え
ると、加工されるウエハの品質が熱によって変化するお
それがあるからである。
【0012】なお、上記レーザ照射,光子照射に際して
は、これらがウエハ表面で拡散せず、溝加工予定部の、
限定されたごく狭い範囲を集中的に照射するよう、凸レ
ンズ等の集光手段を通すことが好ましい。そして、上記
レーザ照射もしくは光子照射により300℃以上になる
ウエハ表面のスポット径が1〜100μm程度になるよ
う設定することが好適である。
【0013】つぎに、実施例について説明する。
【0014】
【実施例】図1は、本発明を、レーザ照射によって単結
晶シリコンウエハ表面に微細加工を施す方法に適用した
装置の一実施例を示している。この装置は、密閉式のチ
ャンバー11内に、ウエハ12を載置した状態で、X−
Y方向の任意の位置に移動しうるX−Yステージ13
と、これを支受する基台14とが設けられている。
【0015】また、上記チャンバー11の天井面には、
石英ガラスからなる透明な窓15が設けられており、チ
ャンバー11の外側に設けられたレーザ発振装置16か
らのレーザ照射が、集光用の凸レンズ17およびレーザ
光の進路を直角に屈折させる反射鏡18を介して、上記
窓15から入射してウエハ12表面に到達するようにな
っている。
【0016】さらに、上記チャンバー11の上部には、
微細加工用のエッチングガスを導入するためのエッチン
グガス供給配管19が接続され、チャンバー11の底面
には、排ガス取り出し配管20が接続されている。
【0017】なお、上記X−Yステージ13上へのウエ
ハ12の載置および微細加工が終了したウエハ12の取
り出しは、チャンバー11の側方に連結されているウエ
ハ装填・取り出し手段(図示せず)により自動的に行わ
れるようになっている。
【0018】上記装置を用い、例えばつぎのようにして
ウエハ12の表面に、溝形成の微細加工を行うことがで
きる。すなわち、まずSi単結晶からなるウエハ12を
X−Yステージ13上に載置する。つぎに、排ガス取り
出し配管20から真空引きを行い、チャンバー11内を
10-3Torr程度の真空にしたのち、エッチングガス
供給配管19から、NF3 ガスを導入する。
【0019】そして、レーザ発振装置16を作動させ、
図2に示すように、レーザ光Rを、ウエハ12表面の溝
加工予定部(斜線部S)の一箇所に集光させる。このと
き、ウエハ12表面の受光部のスポット径が100μm
以下になるよう集光具合を調整するとともに、このスポ
ット径内において、ウエハ12の表面温度が300〜6
00℃となるようにする。この状態で、ウエハ12表面
近傍においてNF3 が励起され、ウエハ12の構成成分
であるSiとNF3 ガスが、下記のように反応してウエ
ハ12表面の受光部が、図3に示すようにエッチングさ
れる。
【0020】
【化1】4NF3 + 3Si → 3SiF4 (揮発
性物質)+2N2 (ガス)
【0021】したがって、ウエハ12を、X−Yステー
ジ13ごとゆっくり矢印で示すように紙面左から右方向
に移動させていくと、レーザ光Rの照射部分が徐々に移
動しながら溝となって削れていき、最終的に、溝加工予
定部S全域がエッチング除去されて、目的とする微細加
工を行うことができる。微細加工が終了したウエハ12
は、チャンバー11外に取り出される。
【0022】この方法によれば、平行性に優れたレーザ
光を集光してスポット径を絞り(1〜100μm程
度)、その範囲内でエッチングガス(NF3 )を励起し
てウエハ12の表面の、その部分だけを揮発除去させる
ことができるため、溝幅に応じたスポット径を設定し、
X−Yステージ13の移動速度を調整するだけで、目的
とする形状どおりの溝加工を、優れた加工精度で行うこ
とができる。しかも、上記方法では、ウエハ12表面を
溶融蒸発させるのではなく、ウエハ12の構成成分を化
学反応により揮発物質として除去しているため、溶融蒸
発物のように再付着することがない。そして、レジスト
でマスクしてドライエッチングを行う場合のように多工
程を必要としないため、生産効率に優れているととも
に、レジストやフォトマスク等が不要なため、余分な材
料コスト,処理コストがかからず、コストの低減化を図
ることができる。なお、上記方法では、ウエハ12の表
面を、レーザ光Rにより300〜600℃に加熱する
が、この程度の熱は、デバイス作製上問題にはならず、
ウエハ12が熱的ダメージを受けることはない。
【0023】なお、上記実施例では、エッチングガスの
励起を、レーザ照射のみによって行っているが、励起を
より短時間で行うために、チャンバー11内に導入され
たエッチングガス自体の加熱を併せて行うようにしても
よい。上記加熱方法は、適宜に設定されるが、例えば図
4に示すように、エッチングガス供給配管19の下流端
19aを、レーザ光の受光部近傍まで延ばし、この下流
端部の周囲にヒータのコイル21を巻回して、この部分
を通過するエッチングガスを高温に加熱し、その状態で
ウエハ12の表面に吹き付けるようにすることが好適で
ある。エッチングガスの加熱温度は、レーザ光による加
熱と同様、300〜600℃程度に設定することが好ま
しい。
【0024】また、加工すべき溝形状が、同一パターン
を複数繰り返すものである場合には、レーザ発振装置1
6を一台ではなく、一つのチャンバー11に対し複数
台、異なる配置で設け、複数のレーザ光をウエハ12に
同時に照射することにより、同一パターンの溝加工を同
時に行うようにして、加工効率を向上させることができ
る。
【0025】もちろん、これらの実施例において、レー
ザ発振装置16に代えてHgランプ等の発光装置を用
い、エッチングガスの励起を光子照射によって行うよう
にしても差し支えはない。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、エッチングガ
スをレーザ照射もしくは光子照射により励起してガス成
分とウエハ構成成分との間に化学反応を生起させ、それ
によってウエハ表面の溝加工予定部を揮発除去させて溝
形成を施すようにしたものである。したがって、本発明
の方法によれば、レーザ照射もしくは光子照射の受光部
を小面積に絞り(スポット径1〜100μm程度)、そ
の範囲内のみのウエハ表面部分を揮発除去させることが
できるため、目的とする形状どおりの溝加工を、優れた
加工精度で行うことができる。しかも、上記方法は、ウ
エハ表面を溶融蒸発させる場合と異なり、ウエハ構成成
分を化学反応により揮発物質として除去しているため、
再付着することがない。そして、レジストでマスクして
ドライエッチングを行う場合のように多工程を必要とし
ないため、生産効率に優れているとともに、レジストや
フォトマスクが不要なため、余分な材料コスト,処理コ
ストがかからず、コストの低減化を図ることができる。
また、本発明の装置によれば、上記方法を効率よく実施
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の装置を示す構成図である。
【図2】上記装置による溝加工の動作説明図である。
【図3】上記装置による溝加工の動作説明図である。
【図4】本発明の他の実施例の装置を示す構成図であ
る。
【図5】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【図6】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【図7】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【図8】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【図9】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【図10】従来の溝加工の一例の工程説明図である。
【符号の説明】
11 チャンバー 12 ウエハ 13 X−Yステージ 16 レーザ発振装置 19 エッチングガス供給配管 20 排ガス取り出し配管

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハ表面に微細な溝加工を施す方法で
    あって、上記ウエハ表面にエッチングガスを供給すると
    ともに、ウエハ表面の溝加工予定部の一個所にレーザ照
    射もしくは光子照射を行い、上記エッチングガスのガス
    成分を上記照射部において励起し、上記ウエハの構成成
    分と上記励起されたガス成分とを化学反応させて揮発除
    去することによりウエハ表面に凹部を形成し、その状態
    で上記照射部を溝加工予定部に沿って相対的に移動させ
    ることにより溝加工予定部に溝を形成するようにしたこ
    とを特徴とするウエハの微細加工法。
  2. 【請求項2】 上記エッチングガスが、NF3 ,CCl
    2 2 ,CF4 ,C 2 6 ,C3 8 ,CHF3 ,CC
    4 ,SF6 ,CCl3 F,ClF3 およびHClから
    なる群から選ばれた少なくとも一つの成分からなる請求
    項1記載のウエハの微細加工法。
  3. 【請求項3】 上記エッチングガスを供給する際、エッ
    チングガス自体を高温加熱してウエハ表面の溝加工予定
    部に吹き付けるようにした請求項1または2に記載のウ
    エハの微細加工法。
  4. 【請求項4】 ウエハ表面に微細な溝加工を施す際に用
    いられるウエハの微細加工装置であって、上記ウエハ装
    着部と、上記装着部に装着されたウエハを同一平面上で
    X−Y方向に移動させるウエハ移動手段とを備えた密閉
    式のチャンバーと、上記チャンバー内にエッチングガス
    を供給するエッチングガス供給手段と、上記チャンバー
    内から排ガスを取り出すガス取り出し手段とを設け、か
    つ上記装着されたウエハに対し、チャンバー外からレー
    ザ照射もしくは光子照射を行うエッチングガス励起手段
    を設けたことを特徴とするウエハの微細加工装置。
  5. 【請求項5】 上記エッチングガス供給手段の下流端
    が、装着されたウエハの、レーザ照射もしくは光子照射
    を受ける部分近傍まで延びており、その下流端部に加熱
    手段が設けられている請求項4に記載のウエハの微細加
    工装置。
JP30275095A 1995-11-21 1995-11-21 ウエハの微細加工法およびそれに用いる装置 Pending JPH09148306A (ja)

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KR1019960055494A KR970030443A (ko) 1995-11-21 1996-11-20 반도체재료의 가공방법 및 그 장치
DE69626360T DE69626360T2 (de) 1995-11-21 1996-11-21 Verfahren zur Bearbeitung eines Halbleiterkristallblocks
EP96308435A EP0776031B1 (en) 1995-11-21 1996-11-21 A method for processing a semiconductor crystal ingot
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014133933A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Dainippon Printing Co Ltd 積層マスクおよび積層マスクの製造方法
JP2016514364A (ja) * 2013-02-26 2016-05-19 ソイテックSoitec 構造を処理するためのプロセス
JP2017147296A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社ディスコ 加工装置

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