JPS60235425A - 塩素中のイオンビ−ムエツチング方法 - Google Patents

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ある。

〔従来技術とその問題点〕

従来よシミ子デバイス製造ノ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、チンダへと移
行する傾向にあり、その技術としては例えばＪ、Ｌ、Ｖ
ｏｓ＋ｓｅｎによシ、Ｊ　、Ｉｉ：ｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ。

Ｓｏｃ、Ｖｏ１１２６−１９７９年、Ｐ３１９〜Ｐ３２
４に、ｒＧｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｐｈｅｎｏｍ
ｅｎａ　ｉｎ　Ｐｌａｓｍａ　Ｅｔｃｈｌｎｇａｎｄ　
Ｐｌａｓｍａ　ＤｅｐｏｓｌｔｉｏｎＪ　（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，Ａｏｌａｍｓ　ａｎｄ
　Ｄ−Ｌ＋＋Ｆ１ａｍよシＪ、Ａｐｐ１．Ｐｈｙ１１．
Ｖｏ１４９．１９７９年、　Ｐ　３７９６〜Ｐ３８０３
に「Ｐｌａｓｍａ　ｅｔｃｈｌｎｇ　ｏｆ　］　ａｎｄ
　５１０２ｊ　（Ｓｔ、８１０２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、Ｄ、Ｊ、５ｈａｒｐｅ
Ｊ、に、Ｇ、Ｐａｎ１ｔｚ　ａｎｄ　Ｄ、Ｍ。

Ｍａｔｔｏｘによ＃）　Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈ
ｎａｌ、Ｖｏ１１６＊１９７９年。

Ｐ１８７９〜Ｐ１８８２にｒＡｐｐｌｉｃａｔｌｏｎ　
ｏｆ　ａＫａｕｆｕｍａｎ　ｔｏｎ　５ｏｕｒｃｅ　ｔ
ｏ　ｌｏｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｏｎｅｒｏａｌｏｎ　５
ｔｕｄｉｅｓ’（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）があげられる。

これらのドライエ、チングにおいては、フッ素、塩素等
のハロゲンを含むガス分子、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Ｓｉ表面
へ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５１０２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ａ　
ｓ＋、５ｉｏ２のエツチングレイトの選択比は原子、分
子、ラジカル、イオンのＳｉ及びＳｉＯ２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。また、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Ｓｉ　、８１０２の工、チングレイ）Ｍ択比は
たかだかＳｌが５ｉｏ２の１０〜１５倍程度である。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
り、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り、選択比が低下
するのみならず、一般的にイオンビームエツチングはイ
オン加速エネルギーが５００　ｅＶ〜ｌ　ｋｅＶと尚く
なるため、試料に対しイオン衝撃による多くの損傷が作
られるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は、８１のドライエ、チンダにおいて、工、チン
ブ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、塩素ガス雰囲気中にあるｓｉに対して紫外線
及び低エネルギー加速のイオンビームを同時に照射して
エツチングを行なうイオンビームエツチング方法である
。本発明の方法によル、別の５ｔＯ２に対するエツチン
グレイト選択比を高め、かつエツチング断面が垂直でエ
ツチングによって作られる損傷の少ないドライエツチン
グを行なうことができ、従来技術によるエツチングレイ
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
いという問題点が同時に解決された。

〔構成の詳細な説明〕

まず、波長領域２００　ｎｍ〜４２０　ｎｍの紫外線を
塩素雰囲気中に置かれている８１及び５１０２に照射す
る。第１図はこの波長領域での塩素の吸収係数を示した
もめで、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸収係数（ｍ−’
　）である。

図かられかるように塩素の吸収係数１１は３３０ｎｍ付
近で大きいピークを持ち、この光吸収によって塩素は塩
素ラジカルに分解する。また、第２図、第３図はこの波
長領域での８１の吸収係数、５Ｉ０２の透過率を示した
ものである。第２図において、横軸は波長（ｎｍ）　、
縦軸は吸収係数Ｃ，−’　）である・Ｓｉの吸収係数２
１がこの波長領域でピークを持ち全体的にも大きい伽を
示すのに対し、この波長領域では８１０２の吸収係数は
ほぼＯ（＞−’）である。ま−た、第３図において、横
軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）である。３１は
５Ｉ０２の透過率でめるが、これに対してこの成長領域
では８１の透過率はほぼ０％である。第２図、第３図が
示すように、波長領域２００　ｎｍ〜４２０　ｎｍでは
ｓｉには大きい吸収があるが５ＩＯ２ではほとんどが透
過するため、この波長領域の紫外線照射によってＳｌの
電子状態のみを励起させることができる。このように、
塩素雰囲気中に置かれているＳｌ及びＳｉＯ２に波長領
域２００　ｎｍ〜４２０　ｎｍの紫外線を照射すると、
塩素ガスは紫外線を吸収して塩素ラジカルとなシ、Ｓｔ
も同じ波長領域の紫外線を吸収して励起状態となるが、
５ｉｏ２は紫外線を吸収しないために゛基底状態のまま
変化しない。従って、この紫外線照射によって工、チン
グ種の塩素を塩素ラジカルにして活性化させ被エツチン
グ物との反応を高めることができると同時に同じ波長領
域の紫外線照射によって８１の電子状態のみを励起し、
上記塩素ラジカルとの反応を援助することができる。

次に、塩素雰囲気中で紫外線を照射しているＳｉ　、５
ｉｎ２に対して通常ｊｆｉも低い５ｏｅ■〜２ｏ。

ｅＶの加速エネルギーでイオンビームを照射シ、エツチ
ングを行なう。塩素ガスが光吸収によって塩素ラジカル
となるためにＳｔのエツチングレイトは紫外線を照射し
ない場合に比べて茜くなる。同時にＳｔに対しては紫外
線の吸収による援助が存在するため、イオンビームの加
速エネルギーが５０　ｅＶ２００　ｅＶと小さくてもエ
ツチングレイトはさらに高いものとガる。これに灼し５
ｉｎ２では、本来塩素との反応性が小さく、また紫外線
を吸収せずかつこの場合にはイオンビームの加速エネル
ギーが低いため、塩素がラジカルになっていてもエツチ
ングレイトは小さや。

このように、塩素雰囲気中における紫外線アシストイオ
ンビームエツチングでは、塩素の紫外線吸収と８１の紫
外線吸収との相乗効果によシ、Ｓｔの５１０２に対する
エツチングレイト選択比が大変に大きいものとなる。ま
た、このイオンビームエ。

チングでは、イオンビームが５０　ｅＶ〜２００　ｅＶ
と小さくてもｌ　ｋ６Ｖ加速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ほぼ垂直で、マースフ
下のサイドエッチはｉｔ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。

以上述べたように、本発明による塩素雰囲気中における
紫外線アシストのイオンビームエツチングによＪ）、８
１．８１０２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。

（実施例１） 第４図に本発明の第１の実施例を示す。８１゜５ｉｏ２
の試料４１は、ガス導入管４２から真空装置中に導入し
た塩素ガス４３の雰囲気中に置かれている。この試料４
１に対し、紫外線源４４から出た紫外線４５を窓４６を
通して照射する。紫外線４５の照射によって塩素ガス４
３は塩素ラジカル４７となり、同時に試料４１上のＳｔ
の電子状態は励起される。このような試料４１に対して
イオン源４８からイオンビーム４９を低加速エネルギー
で照射すると、励起状態にある８１は塩素ラジカル４７
と反応して容易にエツチングされる。これに対し、試料
４１上の５ｔＯ２は紫外線を吸収しないために電子が基
底状態にあり、エツチングされ難い。

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４１のエツチング断面は垂直で、マスク下のサイドエ
ッチは、はとんど観測されない。さらに、イオンビーム
４９の加速エネルギーが低いためにエツチング中に試料
４１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。

（実施例２） 第５図に本発明の第２の実施例を示す。８１゜５Ｉ０２
の試料５１は、ガス導入管５２から真空装置中に導入さ
れた塩素ガス５３の雰囲気中に置かれている。この試料
５１に対し、紫外線源５４から出た紫外線５５を窓５６
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４図の紫外線源４４
の位置にセ、トできない場合は、反射鏡５１０をエツチ
ング装置中に置いて紫外線源５４から出た紫外線５５を
反射させた後に試料５１に照射する。紫外線５５の照射
によって塩素ガス５３は塩素ラジカル５７となり、同時
に試料５１上のｓｉの電子状態は励起されている。この
試料５１に対して第４図の実開１の場合と同様にイオン
源５８からイオンビーム５９を照射し、エツチングを行
う。この場合も、励起状態にあるＳｌが５１０２に対し
て高い工、チンブ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組直でかつイオン衝撃による損傷
は少ない。

〔発明の効果〕

本発明のエツチング方法によるＳｌ　、５ｉｎ２の工。

チンブ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６図に示す。第６図の横軸は真空装置中のフッ素分
圧、縦軸はＳｌのエツチングレイトと５ＩＯ２のエツチ
ングレイトの比Ｒ（８１）／Ｒ（８１０２）である。６
１．６２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装置の圧力を８．ＯＸ　１０　Ｔｏ
ｒｒとしている。６１は、本発明の方法により、このア
ルゴン雰囲気を持つ真空装置にさらにガス導入管から塩
素ガスを導入し、塩素ガス雰囲気中で試料に紫外線を照
射しつつ１００・Ｖ加速でイオンビームエツチングを行
った場合の工。

チンブレイト選択比である。６２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
ら塩素ガスを導入し、塩素ガス雰囲気中で１　ｋｃ＋Ｖ
加速でイオンビームエツチングを行っり場合のエツチン
グレイト選択比で、紫外線の照射は行っていない。６１
と６２の比較から、６１に示した。

本発明によるＪ′ｉ、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６２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りもエ
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。

さらに、本発明による６１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６２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
６１の場合では、従来の方法による６２の場合よシもイ
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
ン衝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。

以上詳細に述べた通り、本発明によればＳｌのＳ、ＩＯ
２に対するエツチングレイト選択比を高めることができ
、さらに工、チング断面が垂直でかつイオン衝撃による
損傷の少ない工、チンダが可能となる。このような本発
明を電子デバイス製造プロセスのドライプロセス化にお
いて用いた場合に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、塩素の吸収係数の波長分布を示す図、第２図
は、Ｓｌの吸収係数の波長分布を示す図、第３図は、５
ｉｎ２の透過率の波長分布を示す図、第４図は、本発明
のエツチング方法を用いた第１の実施例を示す図、第５
図は、本発明の工、チング方法を用いた第２の実施例を
示す図、第６図は、本発明によるｓｉ　、５ｔｏ２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。 図において、 ４１．５１・・・試料、４２．５２・・・ガス導入管、
４３．５３・・・塩素分子、４４−、．５４・・・紫外
線源、４５．５５・・・紫外線、４６．５６・・・窓、
４７゜５７・・・塩素ラジカル、４８．５８・・・イオ
ン源、４９．５９・・・イオンビーム、５１０・・・反
射鏡。 特１顧人　日本寛気株式会社 第１図 波　長　（１匍 第２園 波　長　（■） 第３図 波　長　（舗〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）塩素ガス雰囲気中にあるＳｌに向けて紫外線−ム
   エ、チング方法。