JPS6135522A - 表面処理方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光を利用した固体表面の食刻方法に係り、特に
半導体プロセスの低温化に好適な食刻方法に関するもの
である。

〔発明の背景〕

半導体素子の集積化が進むにつれて、その製造プロセス
の低温化が大きな技術課題となりつつある。現在、実プ
ロセスにおいて使用されている食刻方法には、液相食物
方法およびプラズマ食刻法等がある。このうち前者にお
いては、基板温度は低温に保たれているが１食刻反応の
時間的、空間的制御が困難なため、食刻量の精密な調整
やサイドエツチングの回避はむずかしく、微細加工の手
段としては不適当である。さらに、この方法は湿式処理
であるため、プロセスの複雑化の要因ともなっている。

一方、プラズマ食刻法は乾式処理であり、しかもある程
度食刻反応に異方性を与えることができるという点で、
上記の液相食刻法をしのいでいる。しかし、この方法の
場合には、プラズマ中のイオンや高速粒子による基板の
損傷が不可避であり、しかも処理中に基板温度が８００
℃程度まで上昇するという欠点もあり、プロセスの低温
化という観点からは満足な方法とは言えない。

現在、実プロセスにおいて採用されている食刻方法の有
する、上記のような問題を解決し得る手段として最近注
目されつつあるのが、光を用いた気相食刻方法である。

この方法においては、食刻剤として特定の波長の光が照
射された時にのみ食刻作用が活性化するようなガスを利
用する。また、上記食刻作用の活性化が、基板の光照射
部分のみで有効に働くような方法を用いる場合もある。

このような、光を用いた気相食刻方法については、基板
材料、食刻剤となる気体、光照射に用いる光源と照射の
方法等の組みあわせにおいて多様な実施例が報告されて
いる。その代表例については、例えばＴ　、　Ｊ　、Ｇ
ｈｕａｎＨ，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＶａｃｕｕｍＳｃ
ｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　　２よ、　　７
９８　　（１９８２）および同じ著者による５ｕｒｆａ
ｃｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　Ｒｅｐｏｒｔｓ、　３　ｖｌ　
（１９８３）の７８ページの表にまとめられている。

このような光を用いた気相食刻方法は、基板を低温に保
つことができ、表面の損傷がなく、しかも微細なパター
ンの形成が可能であるという利点を有する一方で、基板
の材質と食刻剤となるガスの組み合わせに応じて食刻反
応を進行させるために利用できる光の波長が異なるので
、限られた波長範囲をカバーする光源しか使用できない
場合には、−この方法を利用できる基板材質は限られた
種類のものになってしまうという欠点があった。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、多様な材質の基板に、食
刻パターンを低温で形成し得る光化学気相食刻方法を提
供することにある。

（発明の概要〕 上記目的を達成するために、本発明においては。

軌道放射光による気相食刻反応を利用する。軌道放射光
はＸ線から可視光にわたる広い波長領域をカバーする連
続光であるという、従来の光源から得られる光にはない
著しい特徴を有しており、前述した、これまでの光を用
いた気相食刻方法の欠点を回避する有効な手段である６
本発明になる方法は、光化学反応を応用したものである
。一般に。

光化学反応を効率良く進行させるために必要な光の波長
領域は、対象としている物質により異なるにの波長領域
は、多くの場合、紫外ないしはそれよりも短長領域とな
るが、このような波長領域を充分にカバーし得る連続光
源は、軌道放射光の出現以前には存在しなかった。した
がって軌道放射光の持つ上記の特徴は１本発明になる方
法を含めた光化学反応を応用する新しい技術手段の実現
のために、極めて有利なものである。

〔発明の実施例〕

第１図に、本発明の実施に必要な装置の構成の一例を概
念図として示す。この装置は、光源部Ａ。

光選択部Ｂ、処理部Ｃより構成されている６光源部Ａは
、電子シンクロトロン、あるいは電子蓄積リングを主植
成要素とし、本発明の実施に必要な軌道放射光を作り出
して、その軌道放射光を光選択部Ｂに導く機能を有する
。光選択部Ｂにおいては、光源部Ａより導かれた軌道放
射光のうち、必要とする単一、または複数の波長ＷＡ囲
の光を取り出し、処理部Ｃへと送り出す、また、この光
選択部Ｂは、必要に応じて処理部Ｃに送り出す光の時間
とタイミングを制御する機能も有している。光選択部Ｂ
は、回折格子、鏡等の光学素子を主な構成要素とし、こ
れに各種のフィルター、シャッター類が付帯している。

これらの素子類は、必要な条件を有する光を処理部Ｃに
供給し得るように制御される。この光選択部Ｂに要求さ
れる機能は、光源部Ａより導かれる軌道放射光を処理、
制御し、必要な条件を有する軌道放射光へと変換した後
、処理部Ｃへと送り出すことである。この機能を備えて
いれば、光選択部Ｂとして上記の実施例とは異なる構成
の装置を使用することも可能である。

処理部Ｃは、基板に食刻を行うための処理室を主構成要
素としている。この処理室は付帯装置として１食刻剤と
なるガスの調整機構と処理室への導入機梠、処理を行う
基板の搬送機構と位置合わせ提携、パターンを基板に転
写するためのマスクを移動し、かつ所定の位置に固定す
るための機部、光選択部Ｂから送られてくる光を必要な
形状と方向に調整するための光学系等を備えている。上
記の付イ（Ｆ装置は、基板、あるいはマスクの各部分で
の照射光景を均一にする機能も持っている。この付帯装
置に、さらに複数の基板の連続、あるいは並列処理を行
う機能、また、複数のマスクによる処理を行う機能を付
加することもできる。光選択部Ｂと、処理部Ｃに備えた
光学系とにより、複数の波長範囲の光を、同時に、ある
いは所望のタイミングで、方向、および領域を制御しな
がら基板に照射することができる。もちろん単一の波長
範囲の光を、上記と同様な制御を行いつつ、基板に照射
することも可能である６使用する光が単一の波長範囲で
あり、しかも光源部Ａで発生する光のうち、特定の波長
範囲の光を選び出す必要がない場合には、光選択部Ｂは
処理部Ｃに光を送り出す時間、およびタイミングを制御
する機能を備えていればよい、光源部Ａ、光選択部Ｂ、
処理部Ｃは、それぞれ独立の真空排気系を備えており、
差動排気系、または光透過性の窓を持つ光路によって光
源部Ａと光選択部Ｂおよび光選択部Ｂと処理部Ｃが結ば
れている。

第２図は、上記の装置を用いた処理の工程の一例を示す
概念図である。まず、真空に保った処理室内で基板１に
軌道放射光２を照射する。この結果、基板１の表面に吸
着していた不純物が、光誘起脱離過程により表面から除
去され、基板１の表面は清浄となる。ここで、軌道放射
光２としては単一の波長範囲のものを用いる場合だけで
なく。

複数の波長範囲のものを同時に、または順次使用する場
合もある。軌道放射光２の波長範囲としては、例えば表
面に存在する不純物の構成元素の殻電子を励起し得るよ
うな範囲を利用する。次に。

所定のパターンが描画されているマスク３を、基板１の
面にパターンが転写できる位置に設置し、試料室内に食
刻剤となるガス４を導入した後、光５．６を照射する。

もちろん、基板１として非食刻部分をレジスト膜で保護
したものを用いることもできる。この場合にはマスク３
を利用する必要はない。ここで、照射する光５，６の役
割は、基板１上で食刻反応を進行させることである。し
たがって、必ずしも第２図に示したような、二種類の軌
道放射光５，６を同時に照射する場合ばかりではなく、
基板１の材質、食刻剤となるガス４の組成等の条件に応
じて、種々の照射方法を利用する。例えば、単一、また
は複数の波長範囲の軌道放射光を一定時間照射した後、
別の単一、または複数の波長範囲の軌道放射光を一定時
間照射する、ないしはこの操作を複数回反復するような
照射方法を利用する場合もある。このような照射方法は
、例えば、基板材質と食刻剤となるガス４との反応が進
行するために、基板１と食刻剤となるガス４の両者が光
励起されることが必要で、しがもこの反応の結果基板１
上に生成する反応生成物が、光励起された時にのみＪ＋
Ｆ発性となるような場合において、基板材質の光励起に
好適な波長範囲（これをλａとする）と、食ＭＭとなる
ガス４の光励起に適する波長範囲（これをλｂとする）
と１反応生成物を光励起するのに都合の良い波長範囲（
これをλＣとする）とが一致していない場合に利用でき
る。このような場合の光照射方法としては。

例えば、まず波長範囲がλａとλｂの光を同時に一定時
間照射した後、波長範囲がλＣの光を一定時間照射する
方法、あるいはこの操作を複数同友。

復する方法などがある６以上のように、照射する軌道放
射光の波長範囲、照射時間、照射のタイミング等の条件
を、基板１の材質１食刻剤となるガス４の組成に応じて
調整することにより、多くの材質の基板１上に所望の食
刻パターンを形成することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、多様な光化学反応に基
づく処理を同一装置内で行うことができるので、さまざ
まな材質の基板に対して食刻パターンを低温で形成する
ことが可能である。また。

軌道放射光を利用する本発明によれば、複数の波長範囲
の光を同時に使用する場合でも、複数の光源を併用する
必要がない。したがって、従来の光源を使用することが
可能な食刻を行う場合でも、本発明を利用することによ
り、処理の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施するための装置Ｆ？の
一実施例を説明するための概念図、第２図は本発明の方
法による処理工程の一実施例を説明するための図である
。 Ａ・・・光源部、Ｂ・・・光選択部、Ｃ・・・処理部、
１・・・基板、２，５．６・・・照射光、３・・・マス
ク、４・・・食刻剤となるガス。 万　　１　　図 ｂｚ　　困

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を用いた気相食刻方法において、光源として軌道
   放射光を用いることを特徴とする光化学気相食刻方法。 ２、複数の波長範囲の上記軌道放射光を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光化学気相食刻方
   法。 ３、上記軌道放射光の照射時間、およびタイミングを制
   御することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
   化学気相食刻方法。 ４、食刻の開始前に、上記軌道放射光により基板表面の
   不純物を除去することを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の光化学気相食刻方法。