JPS60198823A - イオンビ−ムエツチング法 - Google Patents

イオンビ−ムエツチング法

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JPS60198823A
JPS60198823A JP5563084A JP5563084A JPS60198823A JP S60198823 A JPS60198823 A JP S60198823A JP 5563084 A JP5563084 A JP 5563084A JP 5563084 A JP5563084 A JP 5563084A JP S60198823 A JPS60198823 A JP S60198823A
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JP
Japan
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etching
ion beam
ultraviolet
ion
etched
Prior art date
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Pending
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JP5563084A
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English (en)
Inventor
Eiji Igawa
英治 井川
Naomi Aoto
青砥 なほみ
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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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  • Power Engineering (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子デバイス製造プロセスに用いるイオンビ
ームエツチング方法に関するものでおる。
〔従来技術とその問題点〕
従来よhM、子デバイス製造プロセスにおけるエツチン
グ工程はウェットエツチングからドライエツチングへと
移行する傾向にsb、その技術としては例えばJ、L、
VossenによF) J、Electrochem・
Soc 、Vo1126.1979年、P3j9〜P3
24 に、r Glow Discharge Phe
nomena in Plasma Etchinga
nd Plasma Deposition J (プ
ラズマエツチングおよびプラズマデポジションにおける
グロー放電)と題して発表された論文によるプラズマエ
ツチング、C,J、Mogab 、 A、C,Aola
ms and D、L、FlamよりJ、Appl 、
Phys 、Vol 49 、1979年、 P 37
96〜P3803にr Plasma elching
 of St and 5i02 J (St 。
S 102のプラズマエツチング)と題して発表された
論文による高周波放電を用いた平行平板型ドライエツチ
ング、また、fi、J、5harp 、 J、に、G、
Pan1tzand D、M、MattoxによJ) 
J、Vac、Sci、Technol vo116.1
979年、P1879〜P1882にrAppl Ic
ationof a Kaufuman ton 5o
urce to IOW energy tonero
sion 5tudies J (低イオンエネルギー
カフマン型イオン源のイオンエツチング)」と題して発
表された論文によるイオンビームエツチングなどがあげ
られる。これらのドライエツチングにおいては、フッ素
、塩素等のノ・ログンを含むガス分子。
ガス原子及び放電によって生成されるそれらのラジカル
あるいはイオンのSt衣表面の吸着や照射によってSt
のエツチングを進行させるものである。
しかしながら、電子デバイスの製造に際してはこれらの
分子、原子、ラジカル、イオンはSIO□上にも吸着、
照射される。さらに、これに物理的な衝撃が加わってエ
ツチングが進行するため、従来のエツチング方法におい
てはSi 、 5i02のエツチングレイトの選択比は
原子2分子、ラジカル、イオンの81及び5102との
化学反応性の差のみによってもたらされることになる。
このために従来の方法では高い選択比が得られないとい
う欠点があった。平行平板型装置、プラズマエツチング
装置の場合、垂直なエツチング断面が得られるエツチン
グ条件ではSir 5i02のエツチングレイト選択比
はたかだかStがS s O2の10〜15倍程度であ
った。平行平板型装置では、ガスを選べば60倍適度の
選択比も出るが、その場合にはマスク下のサイドエッチ
が大きくなシ、垂直なエツチング断面が得られなかった
。イオンビームエツチングではマスク下のサイドエッチ
は生じ難いが物理的スパッタリング効果が強まシ、選択
比が低下する。また一般的にイオンビームエツチングで
はイオン加速エネルギーが500 eV〜1 keVと
高くなるため、試料に対しイオン衝撃による多くの損傷
が作られた。
〔発明の目的〕
本発明はSlのドライエツチングにおいて、エツチング
レイト選択比が高く、かつエツチング断面が垂直でエツ
チングによる損傷の少ないエツチング方法を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明は、フッ素ガス雰囲気中または真空状態にあるS
lに対して紫外線とともに低エネルギー加速のイオンビ
ームを照射してエツチングを行なうことを特徴とするイ
オンビームエツチング方法である。
〔構成の詳細な説明〕
本発明では、上述の構成を取ることによ”シ、従来技術
のエツチングレイトの選択比が低いという問題点及び被
エツチング物に損傷が残るという問題点、エツチング断
面が垂直にならないという問題点を同時に解決した。
まず、波長領域200 nm〜420 nmの紫外線を
エツチング装置中のSt及びS iO2に照射する。こ
の波長領域でのSt及びSiO□の光吸収及び透過を表
わすグラフを第1図及び第2図に示す。第1図はSiの
吸収係数を示したもので、横軸は波長(nm )、縦軸
は吸媛係数(an−’ )である。Siの吸収係数11
がこの波長領域でピークを持ち全体的にも大きい仙を示
すのに対し、この波長領域ではS i O2の吸収係数
はほぼO(<1++−1)である。また、第2図はS 
t 02の透過率を示したもので、横軸は波長(nm)
、縦軸は透過率(チ)である。21はS 1o2の透過
率であるが、これに対してこの波長領域ではStの透過
率はほぼ0(係)である。第1図、第2図に明らかなと
おシ、波長領域200 nm〜420 nmではSLに
は大きい吸収があるが5iO7ではほとんど透過するた
め、この領域の紫外線照射によってSiの電子状態のみ
を励起さぜ、これによってガス′の原子2分子。
ラジカル、イオンとの反応をStに対してのみ援助する
ことができる。
次に、紫外818射中のSt 、 5102に対して通
常よりも低い5 Q eV〜200 eVの加速エネル
ギーでイオンビームを照射し、エツチングを行々う。S
tに対しては紫外線照射による援助が存在するためにイ
オンビームの加速エネルギーが50 eV〜200 e
Vと小さくても十分なエツチングレイトが得られ、また
S 102に対しては紫外線の吸収が無くかつイオンビ
ームの加速エネルギーが低いためにエツチングレイトが
小さい。また、イオンビームの加速エネルギーがこの程
度に低くても1 keV加速の場合と同様にエツチング
断面はほぼ垂直で、マスク下のサイドエッチはほとんど
観測されない。さらに、加速エネルギーが低いためにイ
オンビーム照射面に生じるイオン衝撃による損傷は極め
て少なくなる。
この紫外線アシストイオンビームエツチングにおいては
、エツチング装置中にフッ素ガスを導入して活性なフッ
素ガス雰囲気中でアルゴン等のイオンビームによるエツ
チングを行う場合と、エツチング装置中にガスを導入せ
ずにイオンビームのみによってエツチングを行う場合と
の2通シの方法が可能である。前者の場合は後者よシも
エツチングレイトは大きいがフッ累分子によるSi、S
i02の汚染が多少生じ、また後者の場合はその反対に
汚染は少ないがエツチングレイトは小さくなるという特
徴を持つ。
このように、本発明による紫外線アシストのイオンビー
ムエツチングにより、St 、 5i02のエツチング
レイト選択比が高く、かつエツチング断面が垂直でマス
ク下のサイドエッチが少なく、またイオン衝撃による損
傷の少ないエツチングが可能となる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に述べ
る。
第3図に本発明の第1の実施例を示す。St 。
5IO2の試料31はガス導入管32から真空装置30
中に導入したフッ素ガス33の雰囲気中に置かれている
。この試料31に対し、紫外線源34から出た紫外線3
5を窓36を通して照射する。
紫外線35の照射によってStの電子状態が励起されて
いる試料31に対し、イオン源37からイオンビーム3
8を低加速エネルギーで照射すると、励起状態にあるS
tは容易にエツチングされる。こ。
れに対し、S 102は紫外線を吸収しないために電子
が基底状態にあシ、エツチングされ離い。また、このエ
ツチングは試料面に垂直な方向からイオン衝撃を与える
イオンビームエツチングであるために、試料31のエツ
チング断面は垂直で、マスク下のサイドエッチはほとん
ど観測されない。さらに、イオンビーム38の加速エネ
ルギーが低いためにエツチング中に試料31のイオンビ
ーム照射面に作られるイオン衝撃による欠陥が少なくな
る。
また、フッ素ガス分子33の試料31表面への吸着はエ
ツチングレイトを高める作用を持つ。
第4図に本発明の第2の実施例を示す。si 。
5IO2の試料41はガス導入管42から真空装置40
中に導入されたフッ素ガス43の雰囲気中に置かれてい
る。この試料41に対し、紫外線源から出た紫外線45
を窓46を通して照射するのに際し、紫外線源の構造上
の理由によシ本発明の第1の実施例である第3図の紫外
線源34の位置にセットできない場合は、反射鏡49を
真空装置40中に置いて紫外線源44から出た紫外線4
5を反射させた後に試料41に照射する。このようにし
てStの電子状態を励起した試料41に対し、第3図の
実施例1の場合と同様にイオン源47からイオンビーム
48を照射し、エツチングを行う。
この場合も、励起状態にあるStが5102に対して高
いエツチングレイトで選択比良くエツチングされ、また
エツチング断面は垂直でかつイオン衝撃による損傷は少
々い。
〔発明の効果〕
本発明のエツチング方法によるSi 、 5102のエ
ツチングレイト選択比と紫外線照射を行わない従来のイ
オンビームエツチング方法によるエツチングレイト選択
比を第5図に示す。第5図の横軸はJ【空装置中のフッ
素分圧〜縦軸はStのエツチングレイトと3102のエ
ツチングレイトの比R(St)/R(S i 02 )
である。51,52.53とも、真空中にあるイオン源
の内部にアルゴンガスを流入して真空状態の圧力を8.
OX 10 Torrとしている。51は、六登BB箇
士辻F ? h、との了ルコゝン宴開矧か持つ真空装置
にさらにガス導入管からフッ素ガスを導入し、フッ素ガ
ス雰囲気中で試料に紫外線を照射しつつ100eV加速
でイオンビームエツチングを行った場合のエツチングレ
イト選択比である。
52は、従来の方法により、アルゴン雰囲気を持つ真空
装置にさらにガス導入管からフッ素ガスを導入し、フッ
素ガス雰囲気中で1 keV加速でイオンビームエツチ
ングを行った場合のエツチングレイト選択比で、紫外線
の照射は行っていない。53は、本発明の方法によシア
ルボン雰囲気を持つ真空装置中で紫外線照射を行いつつ
200eV加速でイオンビームエツチングを行った場合
のエツチングレイト選択比で、フッ素ガスは導入してい
ない場合のものでちる0すなわち、53ではフッ素分圧
はゼロである。51.52の比較から、51に示した本
発明によるフッ素雰囲気中での紫外線アシストイオンビ
ームエツチングでは、52に示した従来の方法によるフ
ッ素雰囲気中でのイオンビームエツチングよシもエツチ
ングレイトが遥かに大きく、本発明による紫外線照射の
効果が極めて大きいことがわかる。また、53に示した
、本発明による紫外線アシストイオンビームエツチング
でフッ素を用い力い場合のエツチングレイト選択比も\
フッ素を用いた51の場合には劣るが、従来の方法と比
較すると選択比が高く、紫外線照射の効果が絶大である
ことがわかる。
さらに、本発明による51.53の紫外線アシストイオ
ンビームエツチングでは、イオンの加速エネルギーは低
いが、従来の方法による52の高い加速エネルギーでの
イオンビームエツチングの場合と同様にエツチング断面
は垂直で、アンダーエッチは少なかった。また、本発明
による51゜53の場合では、従来の方法による52の
場合よりもイオンの加速エネルギーが低いためにイオン
照射面のイオンgr1撃によ・る損傷が極めて少なく、
本発明の効果は明らかであった〇 以上詳細に述べた通シ、本発明によればStの5I02
に対するエツチングレイト選択比を高めることができ、
さらにエツチング断面が垂直でかつイオン衝撃による損
傷の少ないエツチングが可能となる。このより々本発明
を電子デバイス製造プロセスのドライグロセス化におい
て用いた場合、その有効性は多大なものとなろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、siの吸収係数の波長分布を示す図、第2図
は、S10□の透過率の波長分布を示す図、第3図は、
本発明のエツチング方法を用いた第1の実施例を示す真
空装置の断面図、第4図は、本発明のエツチング方法を
用いた第2の実施例を示す真空装置の断面図、第5図は
、本発明によるSt。 5in2のエツチングレイト選択比を従来の方法による
エツチングレイト選択比と比較した図である。 30 、40・・・真空装置、31.41・・・試料、
32.42・・・ガス導入管、33.43・・・フッ素
ガス分子、34.44・・・紫外線源、35.45・・
・紫外線、36.46・・・窓、37.47・・・イオ
ン源、38.48・・・イオンビーム、49・・・反i
鏡。 第1図 洩 長 (代亀) 第2図 洩 長 (問い

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) フッ素ガス雰囲気中あるいは真空状態にあるS
    iに紫外線とともにイオンビームを照射することによっ
    てエツチングを行うことを特徴とするイオンビームエツ
    チング方法。
JP5563084A 1984-03-23 1984-03-23 イオンビ−ムエツチング法 Pending JPS60198823A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01140742A (ja) * 1987-11-27 1989-06-01 Hitachi Ltd イオンビーム加工方法
US20090195605A1 (en) * 2006-08-31 2009-08-06 Atsuro Yanata Manufacturing method of nozzle plate for liquid ejection head, nozzle plate for liquid ejection head, and liquid ejection head

Cited By (3)

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