JPS6276631A

JPS6276631A - 光励起エツチング装置

Info

Publication number: JPS6276631A
Application number: JP21648785A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂; Haruo Okano; 晴雄岡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-08

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】〔発明の技術分野〕本発明は、光照射を利用した光励起エツチング装置の改
良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、半導体装置の製造等の微細パターン形成のための
エツチング工程では、その微細加工性に注目され、反応
性イオンエツチング法（ＲＩＥ）が広く用いられている
。しかし、ＲＩＥにおいては、＾エネルギーのイオンが
被処理基体表面に入射することによるダメージの発生が
問題となる。

そこで最近、高エネルギーのイオン照射がなく、被処理
基体表面にダメージを与えないエツチング技術として光
励起エツチング方法が提案されている。この方法では、
反応性ガス雰囲気中に配置された被処理基体の表面に垂
直に光を入射させ、光の方向性を利用することにより、
異方性エツチングを達成している。しかし、マスクパタ
ーンが小さくなった場合、光の回折現象により、マスク
端部での光強度が小さくなる等の問題があった。

以下、この問題を第５図及び第６図を参照して説明する
。第５図に示す如く、微細な開口部を有するマスク５５
に光５１を垂直に入射させた場合、開口部を通過した光
の強度分布は、開口部で均一ではなくなる。即ち、開口
部の端部近傍の光強度が中央部に比べて弱くなる。Ｃｏ
２ガス雰囲気中で無添加多結晶３ｉに光を垂直に入射さ
せると、多結晶Ｓ１は異方性エツチングされることが知
られている。しかし、第６図に示す如く微細なマスクパ
ターン６２を持つ無添加多結晶５ｉ６１に垂直に光５１
を入射した場合のエツチング形状は、マスク端部でのエ
ツチング速度が遅く丸みを帯びたものとなる。この形状
は、開口部での光の回折効果による光の強度分布を反映
している。そして、このような形状でのエツチングは、
微細加工を行う場合に大きな問題となる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、光の回折効果に起因するエツチング形
状のだれを防止することができ、良好な微細加工を行い
得る光励起エツチング装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、被処理基体の表面に垂直に入射する光
に加え、垂直方向から傾いて光を照射することにより、
光の回折効果による影響を低減することにある。

前述した如く、微細な開口部に垂直に光を入射させた場
合の開口部での光の強度分布は第５図に示すようになる
。そこで、開口部に垂直な光と垂直方向から傾いた。光
をある強度比で入射させると、第２図に示す如く開口部
での光強度分布は改善され、略均−な強度分布を得られ
る。このような均一な強度分布の光を無添加多結晶３ｉ
のエツチングに用いた場合、第３図に示す如く精度の良
いエツチング形状を得ることが可能となる。

本発明はこのような点に着目し、被処理基体に光を照射
し、該基体をエツチングする光励起エツチング装置にお
いて、前記基体の表面に光を照射するための光照射系を
、前記基体の表面に垂直に入射する光と垂直方向から傾
いて入射する光とを照射できる構成としたものである。

ここで、被処理基体の表面にこのような光を入射させる
手段としては、垂直方向の光を与える光源と、傾斜方向
の光を与える少なくとも１つの光源とを別々に用いて照
射することが考えられる。

さらに、１つの光源からの光を光学系を用いて垂直方向
及び傾斜方向の光を分離・生成して照射するようにして
もよい。また、垂直方向の光及び傾斜方向の光を照射す
る方法としては、これらの光を同時に、別々に或いは交
互に照射する方法があるが、いずれでもよい。別々に照
射する場合には、垂直方向の光でまずエツチングを行い
、次いで傾斜方向の光でエツチングを行い、エツチング
形状を補正することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、垂直方向からの光照射に加え傾斜方向
からの光照射を行うことにより、光の回折効果による影
響をなくすことができ、開口部の光強度分布を均一にす
ることができる。このため、微細なパターンにあっても
、良好なエツチング形状を達成することができ、半導体
集積回路の製造に極めて有効である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる光励起エツチング装
置を示す概略構成図である。図中１１は真空チャンバで
あり、このチャンバ１１内にはガス導入系１２から反応
性ガスが導入され、チャンバ１１内のガスは排気系１３
から排気されるものとなっている。チャンバ１１の内部
には試料台１４が設置されており、被処理基体１５はこ
の試料台１４上に載置される。また、チャンバ１１の上
部には、光を透過する窓１６が設けられている。

一方、チャンバ１１の上方には、光源１７゜１８　（１
８１，１８２）がそれぞれ設けられている。第１の光源
１７は、前記試料台１４の真上に配置されており、被処
理基体１５の表面に対し光２１を垂直に照射する。第２
の光源１８は、第１の光源１７の左右に２個配置されて
おり、被処理基体１５の表面に対し斜め方向から光２２
（２２１，２２２）を照射するものとなっている。

このような構成であれば、被処理基体１５に入射する光
は、垂直方向からの光２１と傾斜方向からの光２２との
合成されたものとなる。従って、第２図に示す如く開口
部２５を有するマスクを通して光照射した場合、光２１
．２２の強度比を適当に設定しておけば、被処理基体表
面の開口部における光強度分布は略均−なものとなる。

従って、垂直で良好なエツチング形状を実現することが
可能となる。

次に、上記装置を用いた無添加多結晶３ｉのエツチング
について説明する。

まず、真空排気されたチャンバ１１内に活性ガス、例え
ばＣＪ２２ガスを導入し、チャンバ１１内を所定圧力に
保持する。ここで、活性ガスはチャンバ１１以前で励起
されたものを導入してもよいし、光で分解できるもので
あれば、チャンバ１１内に導入後光で分解してもよい。

また、光源１７゜１８としては、゛波長３００〜３５０
　［ｎｍ］付近の紫外光を発光するものを用いた。この
ような条゛件′下でエツチングを行った結果、第３図に
示す如く無添加多結晶５ｉ３１はマスクパターン３２に
沿って垂直にエツチングされた。

このように本実施例によれば、光励起エツチングにおい
て被処理基体１５に照射する光として、垂直方向からの
光２１に加え傾斜方向からの光２２を照射することによ
り、マスクを通して被エツチング物に入射する光の強度
分布を略−均一にすることができ、こ−れにより垂直な
エツチング形状を達成することができる。即ち、微細パ
ターンにあっても光の回折効果による影響をなくし、良
好なエツチング形状を得ることができる。従って、半導
体集積回路の製造に極めて有効である。

なお、第１図の構成では、被処理基体１５の任意の１点
を考えた場合、傾斜方向の光の入射は２方向に限られて
しまう。被処理基体１５上のパターンがライン＆スペー
スのみの場合等であれば、同等問題ないが、パターンが
より複雑である場合には、２方向のみの傾斜光だけでは
不十分となることがある。即ち、傾斜光は、被処理基体
１５の１点を考えた場合、あらゆる方向から同時に照射
されることが望ましい。これを実現するためには、光［
１８を被処理基体表面に一様に傾斜光が照射されるよう
に、被処理基体１５の中心軸を中心として回転させれ□
ばよい。また、被処理基体１５を回転させるようにして
もよい。

第４図は本発明の他の実施例を説明するための模式図で
ある。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、
その詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、前記第
２の光源を円環状に配置したことにある。

即ち、前記第１の光源１７の外周部には光源１７を中心
として円環状の第２の光源４８が配置されている。そし
て、光源４８の上部には、反射鏡４９が配置されている
。なお、上記第２の光源４８は１個の光源でもよいが、
多数の光源を円環状に配置して構成するようにしてもよ
い。また、反射１４９は光源４８からの光を被処理基体
１５に効率良く照射するために、凹面鏡（若しくは放物
面訣）となっているのが望ましい。

このような構成であれば、第２の光源４８或いは被処理
基体１５を回転させなくとも、被処理基体１５の表面に
一様にあらゆ゛る方向から傾斜光２２を照射することが
できる。従って、複雑なパターンにあっても、良好なエ
ツチング形状を確実に得ることができる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記垂直光及び傾斜光の照射は同時に限
るものではなく、別々に照射してもよいし、さらに交互
に照射するようにしてもよい。また、垂直光及び傾斜光
を照射する光源は必ずしも別々の光源に限るものではな
く、１個の光源であってもよい。即ち、光源においては
垂直方向の光及び傾斜方向の光を同時に放出するものも
あり、これと光学系を組合わせることにより適度な強度
を保ち垂直光及び傾斜光を照射できるものであれば、光
源を１つにすることもできる。単純には、面光源は点光
源の集合体と考えることができるので、面光源からの光
は、そのまま垂直方向の光と傾斜方向の光とを同時に含
んでいることとなる。

また、チャンバ内に導入するガス及び光の波長等の条件
は、エツチングすべき被処理基体に応じて適宜変更可能
である。さらに、チャンバ内に導入するガスとしてエツ
チング種及び堆積種を用い、側壁に堆積成を形成しなが
ら異方性エツチングを行う例にも適用することができる
。また、エツチングに限らず、光励起により被処理基板
上に薄膜を形成する装置に適用することも可能である。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる光励起エツチング装
置を示す概略構成図、第２図は上記装置を用いた場合の
光強度分布を示す特性図、第３図は上記装置を用いてエ
ツチングした試料のエツチング形状を示す断面図、第４
図は他の実施例の要部構成を示す模式図、第５図及び第
６図はそれぞれ従来装置の問題点を説明するためのもの
で第５図は光強度を示す特性図、第６図はエツチング形
状を示す断面図である。１１・・・真空チャンバ、１２・・・ガス導入系、１３
・・・ガス排気系、１４・・・試料台、１５・・・被処
理基体、１６・・・光透過窓、１７・・・第１の光源、
１８．４８・・・第２の光源、２１・・・垂直光、２２
・・・傾斜光、３１・・・無添加多結晶Ｓｉ、３２・・
・マスクパターン、４９・・・反射鏡。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図ｌ４第４因第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基体に光を照射し、該基体をエッチングす
る光励起エッチング装置において、前記基体の表面に光
を照射する光照射系は、前記基体の表面に垂直に入射す
る光と垂直方向から傾いて入射する光とを照射するもの
であることを特徴とする光励起エッチング装置。
（２）前記光照射系は、前記基体の表面に垂直に光を照
射する第１の光源と、前記基体の表面に垂直方向から傾
いて光を照射する第２の光源とからなるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光励起エッチ
ング装置。
（３）前記第２の光源は、前記第１の光源の周辺部に配
置された複数の光源からなるものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の光励起エッチング装置。
（４）前記光照射系は、前記基体の表面に垂直に入射す
る光と垂直方向から傾いて入射する光とを交互に照射す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光励起エッチング装置。