JPS60165725A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPS60165725A
JPS60165725A JP2099584A JP2099584A JPS60165725A JP S60165725 A JPS60165725 A JP S60165725A JP 2099584 A JP2099584 A JP 2099584A JP 2099584 A JP2099584 A JP 2099584A JP S60165725 A JPS60165725 A JP S60165725A
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light
etching
organic
etched
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晴雄 岡野
Yasuhiro Horiike
靖浩 堀池
Makoto Sekine
誠 関根
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    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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

PURPOSE:To etch a sample in an anisotropic manner by supplying reactive gas which contains halogen element and film forming gas to a vessel which contains a sample, vertically emitting selectively a light for ionizing the reactive gas. CONSTITUTION:P-added polysilicon 33 is superposed through a SiO2 film 32 on an Si substrate 31, a sample 12 coated with a resist mask 34 is disposed in a vacuum chamber 11, and Cl2 and Si(CH3)4 are supplied. An ultraviolet rays 17 having 300-400nm of wavelength is emitted, a polysilicon 33 is etched with produced Cl radical, and a thin film 35 of Si(CH3)2Cl2 is accumulated. The accumulating reaction and the etching reaction compete, thereby performing an anisotropic etching without an undercut. The sample is a semiconductor material, a high melting point metal or its silicide, and the mask may be separaely formed. The film forming gas employs organic metallic compound such as organic silane, organic Ge or its halogen derivatives or silane phosphine. According to this method, the anisotropic etching can be performed without irradiation damage.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野〕 水11明は、光化学反応を利用した異方性のドライエツ
チング技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to anisotropic dry etching technology using photochemical reactions.

〔発明の技術的背頻どその問題点〕[Technical frequency and problems of the invention]

近年、集積回路は微細化の一途を辿り、最近では罷小パ
ターン寸法が1〜2[μm]の超しSIら試作開光され
るに至っている。このような微細加工には、プラズマエ
ツチング技術が不可欠である。ブラスマ■ツブング技1
60一つとして、平行甲板型電(Φを何する容器内にC
F 4等の反応性ガスを導入すると」先に、13.56
 [Ml−1z]の高周波電力が印加される電極(陰極
)上に試料を置き、各電極間にグロー放電を生起してプ
ラズマを生成し、陰I!i上に生じる陰極降下電圧によ
りプラズマ中の正(−Aンを加速し、このイオンにより
試料を衝撃しCエツチングする方法がある。この方法は
、反応1!! −1’ Aンエッチング(RIE)法と
称される乙ので、現在微細加工技術の主流になっている
In recent years, integrated circuits have been increasingly miniaturized, and prototypes such as SIs with small pattern dimensions exceeding 1 to 2 [μm] have recently been developed. Plasma etching technology is essential for such microfabrication. Brassuma ■ Tubungu technique 1
60 As one example, a parallel deck electrician (C in a container with Φ)
"When a reactive gas such as F4 is introduced," 13.56
A sample is placed on an electrode (cathode) to which high-frequency power of [Ml-1z] is applied, and a glow discharge is generated between each electrode to generate plasma, and a negative I! There is a method in which positive (-A) in the plasma is accelerated by the cathode drop voltage generated on i, and the sample is bombarded with C etching.This method is called reaction 1!!-1'A etching (RIE ), it is currently the mainstream of microfabrication technology.

しかし、この種の方法ではTツ°f−ング1べぎ試料が
プラズマ中に置かれているため、イオンA5電子等の荷
電粒子の帯電にJ:る酸化膜の破壊、ソフトX線による
閾値電圧のシフ1〜、酸化膜中への1へラップの誘起の
他、チトンバ内壁からの金属iり染等の種々のラジエー
ションダメージを生じていた。
However, in this type of method, since the sample is placed in plasma, the oxide film is destroyed due to the charging of charged particles such as ions and electrons, and the threshold value due to soft X-rays. In addition to inducing voltage shift 1 to 1 in the oxide film, various radiation damages such as metal staining from the inner wall of the chiton board were caused.

これらのラジエーションダメージには、デバイスの超L
SI化にとって致命傷となる要因が多く含まれており、
このため照射損傷のない無ダメージのエツチング技術が
切望されている。
These radiation damages can be caused by ultra-L
There are many factors that can be fatal to SI,
Therefore, there is a strong need for a damage-free etching technique that does not cause radiation damage.

無ダメージのドライエツチング技術としては、最近グロ
ー放電中のガス温度だけの運動エネルギしか持たない原
子状のFビームによるSiやポリ5i(7)異方性エツ
チング(例えば、t−1、A kiya。
As a damage-free dry etching technique, anisotropic etching (for example, t-1, Akiya etching) using an atomic F beam whose kinetic energy is only equal to the gas temperature during glow discharge has recently been used.

proo、 3rd 、 3ymp 、 On Dry
 processes、ρ119 (1981) )や
レーザや紫外光を用いたエツチング(例えば、T 、 
J 、01ltlan(+ : J 、 chei、 
ptrys。
proo, 3rd, 3ymp, On Dry
processes, ρ119 (1981)), etching using a laser or ultraviolet light (e.g., T,
J, 01ltlan (+: J, chei,
ptrys.

74、1453(1981) : H,0kano、 
T、 Yalazakl 。
74, 1453 (1981): H, 0kano,
T, Yalazakl.

M、 5ekine and Y、 Horlike、
 proc、 of 4 tl+symp、 on l
”)ry p+゛ocesses、 P6 (1982
) )等が報@i ’iト4L、無損傷、異方性エツチ
ングの可能性が示されている。
M, 5ekine and Y, Horlike,
proc, of 4 tl+symp, on l
”)ry p+ocesses, P6 (1982
) etc. have shown the possibility of damage-free anisotropic etching.

、J、/−14< ffe明者等の研究によれば、I−
1a−X e−アンダにより発した紫外線前側によるC
I2雰囲気中でのポリSiエツチングにおいて、従来報
告c3 tt Tいるイオンアシストエツチング(例え
ば1、I W、 (”、oburn and l−1,
F、 Winters、 J 。
, J, /-14< ffeAccording to the research by Akishiya et al., I-
1a-X e-C due to the front side of the ultraviolet rays emitted by the under
In poly-Si etching in I2 atmosphere, conventionally reported ion-assisted etching (e.g. 1, IW, ('', obburn and l-1,
F., Winters, J.

Δ1叩l 、 I+hyS、 !io、 31H(19
79) )と同様の効果が見出だされた(例えば、H、
Okano、 T 。
Δ1 hit l, I+hyS,! io, 31H (19
79)) similar effects were found (e.g., H,
Okano, T.

Yamazaki 、 M、 5ekine and 
’/ 、l−10riike。
Yamazaki, M., 5ekine and
'/, l-10riike.

proc、of 4 口1 3 ymp 、onD r
V 1)rOCesses、P 6(1982))。即
ち、光照射面のエツチング反応が非照射面に比べて著し
く促進されると云う効果(ある。この効果はアンドープ
ポリSi、単結晶Si、ボロンを添加した1)タイプポ
リS1においC顕茗であるが、例えばリンを高濃度に添
加した[)+ポリS i 、MO,W、Ta或いはその
シリリイ!:化合物においても同様に認められた。
proc, of 4 mouth 1 3 ymp, onD r
V 1) rOCesses, P 6 (1982)). In other words, there is an effect that the etching reaction on the light-irradiated surface is significantly accelerated compared to the non-irradiated surface. However, for example, phosphorus is added at a high concentration [) + poly Si, MO, W, Ta, or its silicone! : The same was observed in the compound.

しかし11がら、この種の方法にあっては次のよ5− うな問題があった。即ち、気相中で光解離した反応性ガ
スラジカルのマスク下への進入及び被エツチング面から
の僅かな散乱光にJ:す、第1図に示す如くエツチング
マスク1下にアンターカット2を生じることである。こ
のアンダーカッ1−2は、素子の微細化を妨げる大きな
要因となり、超L SIでは致命的な欠点となる。なお
、図中31.Lポリ81等の被エツチングVcFl、4
は5IO2膜、5はSi基板を示している。
However, this type of method had the following problems. That is, due to the entry of reactive gas radicals photodissociated in the gas phase under the mask and the slight scattered light from the surface to be etched, an undercut 2 is produced under the etching mask 1 as shown in FIG. That's true. This undercut 1-2 becomes a major factor that hinders the miniaturization of elements, and is a fatal drawback in ultra-LSIs. In addition, 31. VcFl to be etched such as L poly 81, 4
5 indicates an IO2 film, and 5 indicates a Si substrate.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、被エツチング試利に照射損1鑓等を与
えることなく異方性エツチングを達成することができ、
半導体デバイスの微細化及び高集積化に寄与し得るドラ
イエツチング15法を提供1Jることにある。
The object of the present invention is to be able to achieve anisotropic etching without causing any irradiation loss to the specimen to be etched,
The object of the present invention is to provide a dry etching method that can contribute to miniaturization and higher integration of semiconductor devices.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の骨子は、被エツチング試料のエツチング中に試
料の露出表面に被膜を形成、例えば堆積し、これらのエ
ツチングと膜形成どの競合反応を利用して異方性エツチ
ングを達成することにある。
The gist of the present invention is to form, eg, deposit a film on the exposed surface of the sample during etching of the sample to be etched, and to achieve anisotropic etching by utilizing competitive reactions between these etchings and film formation.

−〇− 即ち本発明は、光化学反応ににり被エツチング試料をi
U le+!的にエツチングするドライエツチングh 
lAにI3いて、前記i!+(利を収容した反応容器内
に少イiくどもハロゲン元素を含む反応性ガスと膜形成
に供されるガスとを導入し、上記反応性ガスを解1ii
1f ?lる光を上記容器内に導光し、且つこの光を前
2試料のエツチングづべき部分にのみ該試料に対し°U
llj直に照射するようにした方法である。
-〇- That is, the present invention is a method of etching a sample to be etched by photochemical reaction.
U le+! Dry etching h
I3 in lA, said i! A reactive gas containing a halogen element and a gas to be used for film formation are introduced into a reaction vessel containing a halogen element, and the above reactive gas is dissolved.
1f? Light is guided into the container, and this light is applied only to the parts of the first two samples that are to be etched.
This method involves direct irradiation.

(ツを明の効果) 本発明にJ:れば、電子ヤ)イオン等の荷電粒子を11
(いることなく光照141こより被エツチング試料を1
−ツチンクすることができる。このため、照射損傷のイ
1い]ツブングが可能となり、半導体デバイス製造1こ
極めて有効である。また、エツチングと膜形成との競合
長窓により異方性エツヂングが可能と<rす、半導体素
子の微細化及び高集積化に寄与し得る等の効果を奏する
(Effect of brightening) In the present invention, if J:, electrons, etc., charged particles such as ions are
(Put the sample to be etched under the light beam 141 without
- Able to tutchinku. Therefore, it is possible to eliminate radiation damage, which is extremely effective for semiconductor device manufacturing. Furthermore, the competitive long window between etching and film formation enables anisotropic etching, which contributes to miniaturization and higher integration of semiconductor devices.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第2図は本発明の一実施例に使用したドライエツチング
装置を示す概略構成図である。図中11はエツチング室
を形成Jる真空容器(反応容器)であり、この容器11
内には被エツチング試料12を載置するす廿ブタ13が
配置されている。また、容器11には反応性ガス及びJ
ft積用ガスを導入するためのガス導入口14及び容器
11内を貞空排気するためのガス131気口15が設【
ノられている。そして、CI2等のハロゲン元素を含む
反応性ガスと、例えばS i (CH3)4分子からな
る堆積用ガスとの混合ガスが、ガス導入口14を介して
容器11内に導入されるしのとく1っている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a dry etching apparatus used in an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a vacuum container (reaction container) that forms an etching chamber, and this container 11
A slat 13 on which a sample 12 to be etched is placed is placed inside. In addition, the container 11 contains reactive gas and J
A gas inlet 14 for introducing gas for ft volume and a gas 131 air port 15 for exhausting the inside of the container 11 are provided.
Being beaten. Then, a mixed gas of a reactive gas containing a halogen element such as CI2 and a deposition gas consisting of, for example, four molecules of Si (CH3) is introduced into the container 11 through the gas inlet 14. 1 is there.

一方、容器11の上りには、上記反応性ガスを解離させ
るための光源16が配置されている。この光源16は、
例えば波長308 [nmlに発光の中心を持つエキシ
マレーザである。光8!16からの光17は容器11の
1壁に設(〕られた紫外光通過窓18を介してサヒプタ
13−1−の試料12の上面に垂直に照射される。そし
て、この光照口1により反応性ガスが解離されるものと
なっている。
On the other hand, a light source 16 is arranged at the top of the container 11 to dissociate the reactive gas. This light source 16 is
For example, it is an excimer laser whose emission center is at a wavelength of 308 nm. The light 17 from the light 8!16 is vertically irradiated onto the upper surface of the sample 12 of the sahipta 13-1- through an ultraviolet light passing window 18 provided in one wall of the container 11. 1 causes the reactive gas to be dissociated.

例えば、反応性ガスどしてCI2を用いた場合、CI2
が330 [nml付近の光を良く吸収するため、この
光照射により非常に高い量子効率で活↑!l’、 ’=
’K Clラジカルが生成される。むお、試F112は
」二記光[16にJ:り一括して照射されるものとなっ
ている。
For example, when using CI2 as the reactive gas, CI2
Because it absorbs light in the vicinity of 330 [nml], it is activated with extremely high quantum efficiency by irradiation with this light! l', '=
'KCl radicals are generated. However, test F112 is designed to be irradiated with two light beams [16 to J:] all at once.

このような装置を用いてリン添加ポリSiをエツチング
する場合、反応性ガスとしてC12、堆積用ガスとして
5i(CH:l)4を、また光源16として前記レーザ
を用いる。前記した如く光照射により光路内にあるCI
2分子は活性なC1原子どなり、リン添加ポリ81等を
エツチングする。
When etching phosphorus-doped poly-Si using such an apparatus, C12 is used as a reactive gas, 5i (CH:l)4 is used as a deposition gas, and the laser described above is used as a light source 16. As mentioned above, the CI in the optical path due to light irradiation
The two molecules emit active C1 atoms and etch phosphorus-added poly 81 and the like.

これと同時に、この活性なC1原子はSi(CH3)4
分子と反応して、例えば5i(CI−(9)2CI 2
のような七ツマ−を生成する。第3図はこのようなモノ
マーの堆積速度とリン添加ポリSiの1ツヂングill
どの関係を示したものである。
At the same time, this active C1 atom is Si(CH3)4
For example, 5i(CI-(9)2CI2
Generates a 7-summer like . Figure 3 shows the deposition rate of such monomers and the deposition rate of phosphorus-doped poly-Si.
It shows which relationship.

図中○印はポリ3iのエツチング速度、・印はモノマー
のJft f#速度を示している。なお、上記エツチン
グ速度及びj11積速度は、前記第2図に示す装置を用
いて第4図に示す如くエツチングマスク21が形成され
たリン添加ポリ5112をエラチン9− グした場合の、マスク21が存在しくEい部分の511
2のエツチング速度及びマスク21−1のし、/マーの
Jfi積速度をそれぞれ示し−Cいる。第3図から、モ
ノマーの1「積速度は CI 2 i−31(CH3)
4の全圧力が10 [1’0rrl以上1.− Jj 
イて急激に増加す゛ることが判る。一方、ポリStのエ
ツチング速度は全圧力の増加に伴−〕で増大し、30 
[torr]程度の圧力で最大値を示し、これ以上圧力
が増加するどエツチング速11は急激に(i(−Fする
。ここで、圧力の大きいどこうで二[ツチング速度が低
下するのは次の理由にJ、るど考λら4]る。
In the figure, the ○ mark indicates the etching rate of poly 3i, and the * mark indicates the Jft f# rate of the monomer. Note that the above etching speed and j11 lamination speed are based on the etching rate when the mask 21 is etched when the phosphorus-added poly 5112 on which the etching mask 21 is formed as shown in FIG. 4 is etched using the apparatus shown in FIG. 511 of the existential E part
-C shows the etching rate of 2 and the Jfi product rate of /mar of mask 21-1, respectively. From Figure 3, the monomer's stacking velocity is CI 2 i-31 (CH3)
The total pressure of 4 is 10 [1'0rrl or more 1. - Jj
It can be seen that the number of cases increases rapidly. On the other hand, the etching rate of polySt increases with increasing total pressure;
It shows the maximum value at a pressure of about [torr], and as the pressure increases further, the etching speed 11 suddenly decreases (i(-F). The reason for this is the following.

即ち、ポリ811に堆積するモノマーはポリS1のエツ
チングにより該S1とハに除去されるが、圧力が大きい
ところでは七ツマ−の堆積速IIが大きいのでその分ポ
リS1のエツチングをM害するものと考えられる。さら
に、CI2だ(Jの1ツブング速度に比較してCI2に
5i(Cf−13)4を添加するとエツチング速度は約
211i!度大きくなることも判明した。次に、圧力が
1.30.10Q [torrlの点においてリン添加
ポリS1の■ツー1〇− ブング形状を調べた結果、1[torr]では七ツマ−
の」tl、積が非常に小さいので大ぎなアンダーカット
を佳じ、100 [torr]においてはモノマーの」
「積が著しく良好な形状を得ることが雌しいが、3 Q
 [torr]においてはアンダーカットのない異方性
形状が達成された。
That is, the monomer deposited on the poly 811 is removed by etching the poly S1, but since the deposition rate II of the poly 811 is high where the pressure is high, the etching of the poly S1 is affected accordingly. Conceivable. Furthermore, it was found that when 5i(Cf-13)4 was added to CI2, the etching speed increased by about 211i! degrees compared to the etching speed of CI2 (J). [As a result of investigating the shape of phosphorus-added poly S1 in terms of torrl, it was found that at 1 [torr], it was seven torr.
Since the tl product is very small, a large undercut is recommended, and at 100 [torr], the monomer's tl is very small.
``It is desirable to obtain a shape with a very good product, but 3 Q
An anisotropic shape without undercut was achieved at [torr].

次に、上記装置を用いたエツチング方法について説明す
る。
Next, an etching method using the above apparatus will be explained.

被エツチング試料12としては、リン添加ポリS1を用
いた。即ち、第5図(a)に示す如くSi槙根板31上
SiO2i32を介してリン添加ポリSl l! (被
エツチング試FI) 33を被着し、この−ににレジス
ト等からなるエツチングマスク34を形成したしのを用
いた。反応性ガスにはCl 2を用い、1「積用ガスに
はSi (CH:I )4を用いた。また、光源16か
らの光17は波長300=−/I 00 [nm] の
紫外光トシタ。
As the sample 12 to be etched, phosphorus-added poly S1 was used. That is, as shown in FIG. 5(a), the phosphorus-added poly Sl l! (Test FI to be etched) A film was used in which a film 33 was deposited and an etching mask 34 made of resist or the like was formed on the film. Cl2 was used as the reactive gas, and Si (CH:I)4 was used as the loading gas.The light 17 from the light source 16 was ultraviolet light with a wavelength of 300=-/I00 [nm]. Toshita.

nζ1記容器]1内に第5図(a)に示す試料を配置し
、容器11内に反応性ガス及び堆積用ガスを導入すると
共に、容器11内に紫外光を導入した。
nζ1 Container] The sample shown in FIG. 5(a) was placed in the container 1, and a reactive gas and a deposition gas were introduced into the container 11, and ultraviolet light was introduced into the container 11.

容器11内に導入された反応性ガス、つまりCI2は光
の照射により解離され、C1ラジ/lルを生成する。こ
のC1ラジカルは被エツチング試料としてのポリSi膜
33をエツチングする。一方、容器11内に導入された
1「積用ガス、つまりSi(CH3)4は上記解離した
C1ラジカルと反応してS i (CI−IEI )2
 G 12等のモノマーを生成する。ここで、上記モノ
マーはポリS1膜33及びマスク34の表面1こ新たに
薄い被Ill (堆積m>を形成する。このIff積反
応とニップヤントであるC1ラジカルの横方向への進入
や反射光によるパターン側壁のエツチング反応とが競合
し、これによりアンダーカットの増加が妨げられること
になる。これに対して、光照射面においては、光アシス
ト効果によりエツチング反応が11を積反応にり進行す
るため垂直エツチングが進み、この結果アンダーカット
のない異方性エツチングが達成されることになる。
The reactive gas introduced into the container 11, that is, CI2, is dissociated by irradiation with light to generate C1 rad/l. These C1 radicals etch the poly-Si film 33 as the sample to be etched. On the other hand, the 1" loading gas, that is, Si(CH3)4, introduced into the container 11 reacts with the dissociated C1 radicals, resulting in Si(CI-IEI)2
G 12 and other monomers are produced. Here, the above-mentioned monomer forms a new thin film (deposition m) on the surface of the poly S1 film 33 and the mask 34.This Iff product reaction and the lateral entry of C1 radicals, which are nipyanants, and the reflected light cause The etching reaction on the sidewalls of the pattern competes with the etching reaction, which prevents an increase in undercut.On the other hand, on the light irradiated surface, the etching reaction progresses with the 11 product reaction due to the photo-assisted effect. Vertical etching proceeds, resulting in anisotropic etching without undercuts.

第5図(b)は被エツチング試料であるポリ5i113
3を途中までエツチングした状態を示すものである。こ
の場合、マスク34が01ラジカルぐ4ツチングされな
いことからマスク34上にはLツマ−35かj「積する
。さらに、エツチング側壁3Gでは光が照射されないの
で、やはりモノマー35がj「積する。これに対し、マ
スク34の存在しないポリ5133上ではモノマーの堆
積よりもエツチングの方が先行するので、七ツマ−は堆
積しない。即ら、光照射面での堆積膜は速やかにエツチ
ングされポリ5i33のエツチングが進む。
Figure 5(b) shows the poly 5i113 sample to be etched.
3 is etched halfway. In this case, since the mask 34 is not etched with 01 radicals, the L sumers 35 or j' are deposited on the mask 34. Furthermore, since the etching side wall 3G is not irradiated with light, the monomers 35 are deposited as well. On the other hand, on the poly 5133 where the mask 34 does not exist, the etching precedes the monomer deposition, so the 7-layer film is not deposited.In other words, the deposited film on the light irradiated surface is quickly etched and the poly 5133 is etched. Etching progresses.

−lノ、)にの照射されない側壁ではjri積反応がエ
ツチングより速いため、極薄い1「積膜35が残り側壁
を保護し、これにJ:り異方性が達成されることになる
。モして、このエツチングを続けることにJ:す、ポリ
5i33は第5図(C)に示す如き形状に1ツブングさ
れることになる。なお、第5図(t)>(C)に示すH
(fA膜35はエツチング側壁3Gでは極めて薄いもの
であり、この膜厚によりパターン精度が低下する等の不
都合は殆どない。
On the side wall which is not irradiated with -1, ), the Jri product reaction is faster than the etching, so the ultra-thin 1" laminated film 35 remains and protects the side wall, thereby achieving J: anisotropy. By continuing this etching, the poly 5i33 will be cut into the shape shown in Figure 5 (C). H
(The fA film 35 is extremely thin on the etching sidewall 3G, and there is almost no problem such as a decrease in pattern accuracy due to this film thickness.

かくして本実施例によれば、電子やイオン等の荷電粒子
を用いることなく、光照射により被エッ13− チング試料としてのリン添加ポリS1膜33を照射損傷
なく効果的にエツチングづ“ることができる。
Thus, according to this embodiment, it is possible to effectively etch the phosphorus-doped poly S1 film 33 as a sample to be etched by light irradiation without using irradiation damage without using charged particles such as electrons or ions. can.

しかも、反応性ガス及び光によるエツチングどJet積
用ガス及びによる堆積どの競合反応により、エツチング
側壁に薄いIII積躾35を形成しながらポリ3i11
33を垂直にエツチングすることができる。つまり、異
方性エツチングを達成することができ、微細加工に極め
て有効で、半導体デバイスの微細化及び高集積化等に絶
大なる効果を発揮する。また、CI2等の反応性ガスを
解離するための光を用いるのみで堆積用ガスを間接的に
解離させることができるので、光源が一つで済む等の利
点もある。
In addition, due to competitive reactions such as etching with reactive gas and light and deposition with jet stacking gas, the poly 3i11 is formed while forming a thin III layer 35 on the etching sidewall.
33 can be etched vertically. In other words, it is possible to achieve anisotropic etching, which is extremely effective for microfabrication, and has great effects on miniaturization and high integration of semiconductor devices. Further, since the deposition gas can be indirectly dissociated only by using light for dissociating the reactive gas such as CI2, there is an advantage that only one light source is required.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記光の照射方法としては第6図に示す如
く被エツチング試料12の長径よりも長い矩形状のビー
ムを用い、このビームを試料12上で一様に走査するよ
うにしてもよい。さらに、第7図に示す如く小径の矩形
状ビームを用い、エッチャント生成tIAbXをステッ
プアンドリビ14− −1〜方式で順次移動させながら試料全体のエツチング
を行うようにしてもよい。また、前記選択エツチングの
ためのマスクとしては、前記被エツチング試料上に直接
形成するレジストパターン等に限定されるものではなく
、第8図に示す如く石英基板711上にマスク材料42
を選択的に取着してなるマスク基板を用い、この基板を
試料と離間した状態でマスク上方から該マスクを介して
試料上に光を照射するようにしてもよい。なお、この場
合光が当っていない領域にも前記堆積膜が堆積されるが
、この膜は例えばアセトン等の有機溶媒に容易に溶解す
るため、エツチング後の簡単な後処理で除去することが
できる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, as shown in FIG. 6, the light irradiation method may use a rectangular beam that is longer than the major axis of the sample 12 to be etched, and scan the sample 12 uniformly with this beam. Furthermore, as shown in FIG. 7, the entire sample may be etched using a small-diameter rectangular beam while sequentially moving the etchant-generated tIAbX using a step-and-living method. Further, the mask for the selective etching is not limited to a resist pattern formed directly on the sample to be etched, but a mask material 42 formed on a quartz substrate 711 as shown in FIG.
It is also possible to use a mask substrate to which a mask is selectively attached, and to irradiate the sample with light from above the mask through the mask while the substrate is separated from the sample. In this case, the deposited film is also deposited on areas not exposed to light, but since this film is easily dissolved in an organic solvent such as acetone, it can be removed by a simple post-treatment after etching. .

また、被エツチング試料としてはポリ3iに限らず、A
I、A1合金、Ta、W、Mo等の高融点金属或いはこ
れらのシリ号イド化合物、さらに他の半導体に適用する
ことができる。また、反応性ガスは、C12に限るもの
ではなく、弗素や臭素等のハロゲン元素を含むガス、或
いはこれらに炭素、ホウ素若しくは水素等を含むガスで
あってもよい。さらに、堆積用ガスは81(CI−13
)4に限定されるものではなく、有機シラン類、有機ゲ
ルマニウム類、有機アルミニウム類、有機ガリウム類、
有機フォスフイン類、有機ボラン類、有機アルシン類等
の有機金属化合物、特にアルキル系の有機金属化合物、
若しくはそのハロゲン1を導体、或いはシラン、フAス
フィン、アルシン等であってもよく、要は半導体若しく
は金属の少なくとも一方と炭素若しくは水素の少なくと
も一方とを含むものであればよい。また、1M積用ガス
の代りに被エツチング試料ど反応して、例えば酸化膜を
形成するようなガスを用いることも可能である。
In addition, the sample to be etched is not limited to poly 3i, but also A
It can be applied to high melting point metals such as I, A1 alloys, Ta, W, and Mo, silicide compounds thereof, and other semiconductors. Further, the reactive gas is not limited to C12, and may be a gas containing a halogen element such as fluorine or bromine, or a gas containing carbon, boron, hydrogen, or the like in these. Furthermore, the deposition gas was 81 (CI-13
) 4, but is not limited to organic silanes, organic germaniums, organic aluminums, organic galliums,
Organometallic compounds such as organophosphines, organoboranes, organoarsines, especially alkyl organometallic compounds,
Alternatively, the halogen 1 may be a conductor, or may be silane, phosphorus, arsine, etc., as long as it contains at least one of a semiconductor or a metal and at least one of carbon or hydrogen. Further, instead of the 1M volume gas, it is also possible to use a gas that reacts with the sample to be etched to form, for example, an oxide film.

また、光の波長は解離すべき反応性ガスの種類に応じて
適宜定めれば良い。さらに、光源はレーザ等のように干
渉性の光を発生いするものに限るものではなく、Ha−
Xeランプのような非干渉性の光を発生するものであっ
てもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。
Further, the wavelength of the light may be appropriately determined depending on the type of reactive gas to be dissociated. Furthermore, the light source is not limited to one that generates coherent light such as a laser;
It may also be a device that generates incoherent light, such as a Xe lamp. In addition, without departing from the gist of the present invention,
Various modifications can be made.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来方法の問題点を説明するための断面図、第
2図は本発明の一実施例に使用したドラ、イエッチング
装置を示す概略構成図、第3図は上記装置によるポリS
1のエツチング速度とモノマーの堆積速度どの関係を示
す特性図、第4図は上記関係を測定するために使用した
試料を示す断面図、第5図(a)〜(C)は上記装置を
用いたエツチング後法を説明するための工程断面図、第
6図乃至第8図はそれぞれ変形例を説明するための斜視
図及び断面図である。 11・・・真空容器(反応容器)、12・・・試料、1
3・・・サセプタ、14・・・ガス導入口、15・・・
ガス排気口、16光源、17・・・光、18・・・紫外
光通過窓、31・・・811板、32・・・5iO21
1,33・・・リン添加ポリS1躾(被エツチング試料
)、34エツチングマスク、35・・・モノマー(堆積
膜)、41・・・石英板、42・・・マスク材。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 17− 第1 図 第2 ス
FIG. 1 is a sectional view for explaining the problems of the conventional method, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a dryer and etching apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG.
1. Characteristic diagram showing the relationship between etching rate and monomer deposition rate. Figure 4 is a cross-sectional view of the sample used to measure the above relationship. Figures 5 (a) to (C) are graphs showing the relationship between the etching rate and the monomer deposition rate. FIGS. 6 to 8 are a perspective view and a sectional view, respectively, for explaining modified examples. 11... Vacuum container (reaction container), 12... Sample, 1
3... Susceptor, 14... Gas inlet, 15...
Gas exhaust port, 16 light source, 17...light, 18...ultraviolet light passing window, 31...811 plate, 32...5iO21
1, 33... Phosphorus-added poly S1 (sample to be etched), 34 Etching mask, 35... Monomer (deposited film), 41... Quartz plate, 42... Mask material. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 17- Figure 1, Figure 2

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光化学反応により被エツチング試料を選択的にエ
ツチングするドライエツチング方法において、前記試料
を収容した容器内に少なくともハロゲン元素を含む反応
性ガスと膜形成に供されるガスとを導入し、上記反応性
ガスを解離する光を前記試料のエツチングすべき部分に
選択的に、且つ該試料に対して垂直に照射することを特
徴とするドライエツチング方法。
(1) In a dry etching method in which a sample to be etched is selectively etched by a photochemical reaction, a reactive gas containing at least a halogen element and a gas used for film formation are introduced into a container containing the sample; A dry etching method characterized in that a portion of the sample to be etched is selectively irradiated with light that dissociates a reactive gas and perpendicularly to the sample.
(2)前記膜形成に11(されるガスは、半導体若しく
は金属の少なくとも一方と、炭素若しく(よ水素の少な
くとも一方とを含むものであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のドライエツチング方法。
(2) The dry gas according to claim 1, characterized in that the gas used in the step 11 (11) for forming the film contains at least one of a semiconductor or a metal, and at least one of carbon or hydrogen. Etching method.
(3)前記膜形成に供されるガスは、有機シラン類、有
機ゲルマニウム類、有機アルミニウム類。 有機ガリウム類、有機フルスフィン類、有機ボラン類、
有機アルシン類等の有機金属化合物、若しくはそのハロ
ゲン誘導体、或いはシラン、フ4スフィン、アルシン等
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
項記載のドライエツチング方法。
(3) The gas used for the film formation is an organic silane, an organic germanium, or an organic aluminum. Organic galliums, organic flusphins, organic boranes,
Claim 1 or 2, characterized in that the compound is an organometallic compound such as organic arsine, or a halogen derivative thereof, or silane, ph4sphine, arsine, etc.
Dry etching method described in section.
(4)前記光を選択照射する手段としC,前記試料上に
予めマスクを形成しておき、このマスク上方から光を試
料に照射するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のドライエツチング方法。
(4) The means for selectively irradiating the light is C, a mask is formed on the sample in advance, and the light is irradiated onto the sample from above the mask. Dry etching method described.
(5)前記光を選択前l)1する手段として、前記試料
上に該試料と離間してマスクを配置し、このマスクを介
して試料に光を照射するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のドライエツチング方法。
(5) A patent characterized in that, as means for applying the light before selecting l)1, a mask is placed on the sample at a distance from the sample, and the sample is irradiated with light through this mask. A dry etching method according to claim 1.
(6)前記光は、干渉性或いは非干渉性の光であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のドライエツチ
ング方法。
(6) The dry etching method according to claim 1, wherein the light is coherent or incoherent light.
(7)前記被エツチング試料は、半導体材料、^融点金
属或いはこれらのシリサイド化合物であることを特、t
*とする特許請求の範囲第1項記載のドラ(エツチング
方法。
(7) The sample to be etched is a semiconductor material, a melting point metal, or a silicide compound thereof.
*The etching method according to claim 1.
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