JPS60165721A - 反応性イオンビ−ムエツチング方法 - Google Patents
反応性イオンビ−ムエツチング方法Info
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- JPS60165721A JPS60165721A JP2007684A JP2007684A JPS60165721A JP S60165721 A JPS60165721 A JP S60165721A JP 2007684 A JP2007684 A JP 2007684A JP 2007684 A JP2007684 A JP 2007684A JP S60165721 A JPS60165721 A JP S60165721A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
現在、半導体ウェハーの６タ細加工は主として反応性ガ
スのグロー放電プラズマ中における化学的活性なラジカ
ル及びイオンを利用した反ＩＩｂ性イオンエツチングに
より行なわれている。この方法は物理的なスパッタエツ
チングに較ベエッチング速度が大きいこと、エツチング
速度の材料選択性が大きいため大規模集積回路等の製−
コー 造におけるカ膚択的な命ａ＋加工に４１利なこと、装置
の構造が極めてｌ１１１車なこと等の利点がある反面、
グロー放′亀を安定化して優れた加工η性を得るための
条件＃定が國雑であること、半、１１４ 体試料をプラ
ズマ中に露呈させるため記；料の加工向が汚染する等の
欠点があった。
スのグロー放電プラズマ中における化学的活性なラジカ
ル及びイオンを利用した反ＩＩｂ性イオンエツチングに
より行なわれている。この方法は物理的なスパッタエツ
チングに較ベエッチング速度が大きいこと、エツチング
速度の材料選択性が大きいため大規模集積回路等の製−
コー 造におけるカ膚択的な命ａ＋加工に４１利なこと、装置
の構造が極めてｌ１１１車なこと等の利点がある反面、
グロー放′亀を安定化して優れた加工η性を得るための
条件＃定が國雑であること、半、１１４ 体試料をプラ
ズマ中に露呈させるため記；料の加工向が汚染する等の
欠点があった。
上記の欠点を解消するため、反応性ガスのプラズマイオ
ンを発生させるプラズマ至と半導体試料をエツチングす
る加工室？別個に１ｌＸｊ ）９１．て自作用にてエツ
チングを行う方法が提案された。
ンを発生させるプラズマ至と半導体試料をエツチングす
る加工室？別個に１ｌＸｊ ）９１．て自作用にてエツ
チングを行う方法が提案された。
この方法は反応性ガスのプラズマイオンの加州エネルギ
ーをイオン引き出し用？：ｌＥ ＩＩ＜へ印加する電圧
により制御でき、史にラジカル流束の流ｌ−３− を一定のままイオンの効果号制御できる利点かあるが、
比較的低いガス圧（１０−５〜１Ｏ−４ＴＯｒｒ）でエ
ツチングを行うため、ラジカル流束密度が比較的ｆ［ｔ
＜ 、そのためエツチング速度がＭｔｌ述の反応性イ
オンエツチングに軟べて小さかった。
ーをイオン引き出し用？：ｌＥ ＩＩ＜へ印加する電圧
により制御でき、史にラジカル流束の流ｌ−３− を一定のままイオンの効果号制御できる利点かあるが、
比較的低いガス圧（１０−５〜１Ｏ−４ＴＯｒｒ）でエ
ツチングを行うため、ラジカル流束密度が比較的ｆ［ｔ
＜ 、そのためエツチング速度がＭｔｌ述の反応性イ
オンエツチングに軟べて小さかった。
この発明は上記実１・〃に錨み、半〃Ｊ体試料の加工面
の汚染を防止し、エツチング速度を著しく改で１した反
応性イオンビームエツチング方法を提供することを目的
とし、その特徴は真空中で反１）６性ガスのイオンビー
ム照射と高加速イオン注入を同時に半組ｉｖ料に対して
行うことにあり、上記高加速イオンの注入ｔ＆４ （＆
により反応性イオンビームのエツチング速度が著しく高
めらすると、／は半導体試料加工￥であって、中央にエ
ツチング処理する半擲体試利コを保持する支持台３があ
り、この支持台３は回転できるように構成されている。
の汚染を防止し、エツチング速度を著しく改で１した反
応性イオンビームエツチング方法を提供することを目的
とし、その特徴は真空中で反１）６性ガスのイオンビー
ム照射と高加速イオン注入を同時に半組ｉｖ料に対して
行うことにあり、上記高加速イオンの注入ｔ＆４ （＆
により反応性イオンビームのエツチング速度が著しく高
めらすると、／は半導体試料加工￥であって、中央にエ
ツチング処理する半擲体試利コを保持する支持台３があ
り、この支持台３は回転できるように構成されている。
試料加工室ｌの側面にはゲートバルブダが設けられ、ゲ
ートバルブの開閉により半導体試料の支持台３への設置
や加工室よりエツチング処理したｍｌ：料の取り出しを
行う。
ートバルブの開閉により半導体試料の支持台３への設置
や加工室よりエツチング処理したｍｌ：料の取り出しを
行う。
試料加工室／の上部一端には反応性ガスのイオンビーム
を発生するプラズマ発生室ｊと、上部他端には図示の実
Ｈ：例では加速したイオンを発生するイオン発生室６と
があり試料加工室／とプラズマ発生室ｊの境Ｅ Ｊｌ≧
成している壁面にはネット状のイオン引き出しＩＭ、
罎りがｖ（ｒけられている。
を発生するプラズマ発生室ｊと、上部他端には図示の実
Ｈ：例では加速したイオンを発生するイオン発生室６と
があり試料加工室／とプラズマ発生室ｊの境Ｅ Ｊｌ≧
成している壁面にはネット状のイオン引き出しＩＭ、
罎りがｖ（ｒけられている。
プラズマ発生室Ｓは１ｍ示の実姉例では電子サイクルト
ロン共鳴型（ｍａｎ）プラズマ発生室な示し、プラズマ
発生室の上部には反応性エツチングガスを供給するため
のガス供給骨ｇとプラズマ励振用マイク日波尋波管デが
接続し、ブ不活性ガスのイオン諒／コがあり、イオン源
／コ一！− の前方同軸上には不活性ガスのイオンを引き出すための
引き出し電極／６、引き出したイオン／ｊを所定の速度
に加速する加速用電極／り、加速された不活性ガスのイ
オン／３を所定の直径に調整するｈｐ ｍレンズ／１及
び所定の直径に１１杉成された高加速イオン／Ｉの注入
位置を制御するための偏光電極ｌデが順に設けられてい
る。
ロン共鳴型（ｍａｎ）プラズマ発生室な示し、プラズマ
発生室の上部には反応性エツチングガスを供給するため
のガス供給骨ｇとプラズマ励振用マイク日波尋波管デが
接続し、ブ不活性ガスのイオン諒／コがあり、イオン源
／コ一！− の前方同軸上には不活性ガスのイオンを引き出すための
引き出し電極／６、引き出したイオン／ｊを所定の速度
に加速する加速用電極／り、加速された不活性ガスのイ
オン／３を所定の直径に調整するｈｐ ｍレンズ／１及
び所定の直径に１１杉成された高加速イオン／Ｉの注入
位置を制御するための偏光電極ｌデが順に設けられてい
る。
上記の如き何４成の装置において、所定の位置の表面を
マスクλ′で被覆した半専体試料コを加工室／内の支持
台３の上に装置し、排気管／／により加工室／内を真空
とした後、支持台３を回転させる。
マスクλ′で被覆した半専体試料コを加工室／内の支持
台３の上に装置し、排気管／／により加工室／内を真空
とした後、支持台３を回転させる。
プラズマ発生室Ｓにはガス供給管ざよりａｔ２などの反
応性エツチングガスを供給し、マイクル波導波管デより
マイクロ波を注入すると、プラズマ発生室内で定在波が
励起され、マイクロ波放電により発生した電子が電磁コ
イル１０に基く磁場によってサイクロトロン運動を起し
、この周波数がマイクロ波の周波数に等しいので共鳴的
にマイクロ波が吸収され、プラズマ発生６− 室内の中心部でイオン密度の高いプラズマが得られる。
応性エツチングガスを供給し、マイクル波導波管デより
マイクロ波を注入すると、プラズマ発生室内で定在波が
励起され、マイクロ波放電により発生した電子が電磁コ
イル１０に基く磁場によってサイクロトロン運動を起し
、この周波数がマイクロ波の周波数に等しいので共鳴的
にマイクロ波が吸収され、プラズマ発生６− 室内の中心部でイオン密度の高いプラズマが得られる。
ｉＩ
ている部分のエツチングを行う。同時にプラダ、：
ｉ階発生室！に発生した化学的に活性なラジカル・１′
流束／４Ｉもす１き出し電極りより加工室へ漏洩し、半
導体試料のエツチングに寄与する。
導体試料のエツチングに寄与する。
イオン発生￥６においては、イオン淵／コのアークチャ
ンバー内のフィラメントの熱電子によりＡｒなどの不活
性ガスがイオン化され、上記アークチャンバーに対向し
て設けられたす［き出し電極ｌ乙によりイオンが加速、
引き出され、更に加速用電極１７により０〜２００ Ｋ
Ｖ の間で加速速度を制御され、この高加速されたイオ
ンは静電レンズ／１により直径３０ｍ１１程度に調整さ
れ、偏向電極／９により半導体試料−表面へ導かれる。
ンバー内のフィラメントの熱電子によりＡｒなどの不活
性ガスがイオン化され、上記アークチャンバーに対向し
て設けられたす［き出し電極ｌ乙によりイオンが加速、
引き出され、更に加速用電極１７により０〜２００ Ｋ
Ｖ の間で加速速度を制御され、この高加速されたイオ
ンは静電レンズ／１により直径３０ｍ１１程度に調整さ
れ、偏向電極／９により半導体試料−表面へ導かれる。
−７−
上述のように半導体試料コのマスクコ′よシ露出してい
る部分に反応性ガスのイオンビーム照射の照射と不活性
ガスの高加速イオンの注入が同時に行なわ扛ると、高速
イオンの注入によ）試料表面から所定の深さにわたシ、
イオン注入損傷が与えら扛、非晶質層が形成さｎる。
る部分に反応性ガスのイオンビーム照射の照射と不活性
ガスの高加速イオンの注入が同時に行なわ扛ると、高速
イオンの注入によ）試料表面から所定の深さにわたシ、
イオン注入損傷が与えら扛、非晶質層が形成さｎる。
この非晶質層の厚さは不活性ガスのイオンの加速エネル
ギーに依存し、１２０ ＫｅＶで照射さｎた場合、試料
異面から２００〜３００λの深さにわたり非晶質層が形
成さｎる。この非晶質層は結晶格子の乱ｎにより原子間
の平均的結合エネルギーが単結晶の場合に較べて弱いた
め、反応性ガスのイオンビーム、ラジカル流束による反
応性イオンエツチングの速度が高速化さ扛る。この増速
エツチング全行うに当り、不活性ガスの注入イオンのエ
ネルギーが数ＫＶ 以下の場合、当該イオン自身の物理
的スパッタリングが支配的であるため、エツチングを増
速せしむる効果よシも、結晶光面に損傷を与える効果が
大きく、好ましくない。又、該イオンエネルギーが数１
００ＫＶ 以上の場合、表面損傷層が、常に、加工表面
から必要以上に深くなるため、同様に好ましくないｂ従
って、本発明において有効な、イオン注入エネルギーは
、ｉＫＶ以上、数１００ＫＶ 以下の範囲が好ましい。
ギーに依存し、１２０ ＫｅＶで照射さｎた場合、試料
異面から２００〜３００λの深さにわたり非晶質層が形
成さｎる。この非晶質層は結晶格子の乱ｎにより原子間
の平均的結合エネルギーが単結晶の場合に較べて弱いた
め、反応性ガスのイオンビーム、ラジカル流束による反
応性イオンエツチングの速度が高速化さ扛る。この増速
エツチング全行うに当り、不活性ガスの注入イオンのエ
ネルギーが数ＫＶ 以下の場合、当該イオン自身の物理
的スパッタリングが支配的であるため、エツチングを増
速せしむる効果よシも、結晶光面に損傷を与える効果が
大きく、好ましくない。又、該イオンエネルギーが数１
００ＫＶ 以上の場合、表面損傷層が、常に、加工表面
から必要以上に深くなるため、同様に好ましくないｂ従
って、本発明において有効な、イオン注入エネルギーは
、ｉＫＶ以上、数１００ＫＶ 以下の範囲が好ましい。
この発明は上記の説明で明らかなように、反応性イオン
ビームでエツチングを行うに際して該反応性ガスのイオ
ンビーム照射と同時に、高−合、前記試料に損傷を与え
るイオン注入工程と、１前記反応性イオンビームエッチ
ング工程と分、１、′・”／ｊｌＪ々の装置ｉｔで行う
と、力ｌぼ試料の搬送に際して、試料表面を一旦大気に
曝さねばならない。このため試料表面が大気汚染を受け
、時に、大気中の酸紫による表面酬化を、また時には大
気中の水分と、エツチング残漬との反応による意図せざ
る不均一な属蝕を招くことになり、エツチング速度の高
速化を妨げる。特に、半導体試料が？ − ＧａＡｊＡｌｌ の如く、容易に酸化し易いＡノ を含
む材料の場合は、好ましくない。本発明は、これに対し
、前述の如く、イオン注入工程と、反応性エツチングの
工程が同時に行われるので、試料表面に、該エツチング
の高速化を妨げる物質が形成さ扛ることけなく、半導体
試料の汚染もないので、大規模集積回路などの製造にお
ける選択的な微細加工を効率良く行うことができる。
ビームでエツチングを行うに際して該反応性ガスのイオ
ンビーム照射と同時に、高−合、前記試料に損傷を与え
るイオン注入工程と、１前記反応性イオンビームエッチ
ング工程と分、１、′・”／ｊｌＪ々の装置ｉｔで行う
と、力ｌぼ試料の搬送に際して、試料表面を一旦大気に
曝さねばならない。このため試料表面が大気汚染を受け
、時に、大気中の酸紫による表面酬化を、また時には大
気中の水分と、エツチング残漬との反応による意図せざ
る不均一な属蝕を招くことになり、エツチング速度の高
速化を妨げる。特に、半導体試料が？ − ＧａＡｊＡｌｌ の如く、容易に酸化し易いＡノ を含
む材料の場合は、好ましくない。本発明は、これに対し
、前述の如く、イオン注入工程と、反応性エツチングの
工程が同時に行われるので、試料表面に、該エツチング
の高速化を妨げる物質が形成さ扛ることけなく、半導体
試料の汚染もないので、大規模集積回路などの製造にお
ける選択的な微細加工を効率良く行うことができる。
次ＶＣこの発明の実施例を述べる。
試料加工室内の支持台に２０譚ｘ２０ｍのＧＩＬＡａ
結晶を支持させ、回転させながら、加工’ｔｏｒｒ 、
マイクロ波電力１ ｇｏｏ ｗとし、引き出し電極へ５
００ｖの電圧を印加して、加工室内へ反応性ガスのイオ
ンビームを引き出し、Ｇ＆Ａｔｉ結晶へ照射した。同時
にイオン発生室において、加速用１！極に加速電圧１２
０ＫＶ を印加して、直ｉｏ− 径約５０ｍ５ 電流密度６０μＡｅのＡｒ イオンビー
ムを発生させ、加工室内のＧＩＬＡａ 結晶へ注入した
。Ａｒ イオンの注入によシ形成さｎた非晶質層の厚さ
は２００〜５００λであシ、エツチング速度は約１．５
μｍ／分であった。
結晶を支持させ、回転させながら、加工’ｔｏｒｒ 、
マイクロ波電力１ ｇｏｏ ｗとし、引き出し電極へ５
００ｖの電圧を印加して、加工室内へ反応性ガスのイオ
ンビームを引き出し、Ｇ＆Ａｔｉ結晶へ照射した。同時
にイオン発生室において、加速用１！極に加速電圧１２
０ＫＶ を印加して、直ｉｏ− 径約５０ｍ５ 電流密度６０μＡｅのＡｒ イオンビー
ムを発生させ、加工室内のＧＩＬＡａ 結晶へ注入した
。Ａｒ イオンの注入によシ形成さｎた非晶質層の厚さ
は２００〜５００λであシ、エツチング速度は約１．５
μｍ／分であった。
比較のため、同じ条件でＡｒ イオンの注入を停止し、
反応性ガスのイオンビームのみでエツチングを行ったと
ころ、エツチング速度は約０．５μｍ／分であった。
反応性ガスのイオンビームのみでエツチングを行ったと
ころ、エツチング速度は約０．５μｍ／分であった。
図面はこの発明の実施するための反応性イオンビームエ
ツチング装置の一実施例を示す概略図である。
ツチング装置の一実施例を示す概略図である。
Claims (1)
- 真空中で反応性ガスのイオンビーム１１＜１ 射と高）
反応性イオンビームエツチング方法に閃するものである
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007684A JPS60165721A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 反応性イオンビ−ムエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007684A JPS60165721A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 反応性イオンビ−ムエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165721A true JPS60165721A (ja) | 1985-08-28 |
Family
ID=12017004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007684A Pending JPS60165721A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 反応性イオンビ−ムエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165721A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63286579A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Raimuzu:Kk | 薄膜の形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151027A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
-
1984
- 1984-02-08 JP JP2007684A patent/JPS60165721A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151027A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63286579A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Raimuzu:Kk | 薄膜の形成方法 |
| JPH0465906B2 (ja) * | 1987-05-19 | 1992-10-21 | Surface High Performance Res |
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