JPS63119237A - 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 ２ベーノ 本発明は１半導体工業に於ける半導体素子製造等に用い
るエツチングの方法に関するものである。

従来の技術 高周波等の放電によシ励起した反応性気体の中性の活性
分子（ラジカル）を利用して行うケミカルドライエツチ
ング（ｃｎｘ　）や１容量績合型高周波電極上に試料を
設は高周波グロー放電により発生する反応性気体のイオ
ンを電極の陰極降下を利用して試料に照射して行うリア
クティブイオンエツチング（Ｒ１！！　）、マイクロ波
による低圧力の放電によシ反応性気体のラジカルよシも
イオンを主に用いて行うマイクロ波プラズマエツチング
などがあった。

また、シリコン等の半導体や窒化シリコン等の化合物の
エツチングには、反応性気体としてＣＦ４やＣＦ４−＋
−０２などの気体が用いられていた。

発明が解決しようとする問題点 従来の技術の中で、ＣＤＩＣは反応性気体の中性の活性
分子が試料基板に対して等方的に照射し、エツチングの
反応を等方的に行う為５段差の側面３ｇ−７ をエツチングするというサイドエッチが発生し、微細な
パターンを形成する場合に不適切であった。

これに対し、反応性気体のイオンを用い、試料への異方
的な照射を行うＲＩＥやマイクロ波プラズマエツチング
のうち、ＲＩＥは１〜０．０１Ｔｏｒｒと比較的低圧力
で行う為平均自由行程が大きくなるので反応に関わるの
は、基板の設けられた高周波電極への陰極降下によって
照射する反応性気体のイオンが主であるが、中性ラジカ
ルの等方的な照射もあった。ＲＩＥ、１：りも圧力の低
い１〜０．１ｍＴｏｒｒ　　で行うマイクロ波プラズマ
エツチングは、中性ラジカルによる等方的な照射をＲＩ
Ｅよりも低減できるが、放電の形式から大口径の試料に
対してイオンによる均一なエツチングが行えず、また、
装置が高価であるという問題があった。

また５反応性気体としてＣＦ４やＣＦ４＋０２を用いる
場合は、　ＣＦ４から生ずるフッ素や炭素によって装置
やエツチングを行う試料を汚染するという問題があった
。

問題点を解決するだめの手段 以上の問題点を解決するために本発明が用いる手段とし
ては、イオン源とイオンを加速する機構及び試料を設は
加速したイオンを試料に照射する基板台を有するイオン
注入装置やイオンドープ装置の様々真空装置を用い、５
Ｋｅｖ以下に加速した反応性イオンによって室温或いは
加熱された試料に対してエツチングを行い１さらに反応
性イオンとして好ましくは水素イオンを用いるというも
のである。

作用 イオン注入装置やイオンドープ装置に於いては。

イオンの平均自由行程を装置の寸法程度の長さになる様
な１ｍＴｏｒｒ　　以下の圧力に基板室内が保たれてい
るため、イオン注入装置やイオンドープ装置を用いるこ
とにより５反応性気体の中性のラジカルの影響を極めて
小さくすることが可能となる。

また５反応性イオンのエネルギーを６　Ｋｅｙ以下とす
ることで、イオンによる試料の損傷が試料の深い領域ま
で及ばずに試料表面の化学的なエツチングを行うことが
可能となり、かつイオンの直進性６　ペー／ から異方性が強くサイドエッチの少ないエツチングが可
能となる。さらに５反応性気体として水素を用いること
により、真空装置や試料に対する汚染の少ない微細加工
が可能となる。そして、エツチングを行う試料を加熱す
ることによシ、反応性イオンと試料との化学反応を促進
してエツチングの効率を上げるとともに、イオンによる
表面近傍の損傷を低減することが可能となる。

実施例 以下、図面に基づいて本発明についてさらに詳しく説明
する。

第１図は本発明に係るエツチングの方法の第１実施例で
用いるイオンドープ装置の概略構成図である。放電室ム
の絶縁性筒状管１はセラミックスや石英ガラス等を用い
、容量結合型高周波グロー放電を前記絶縁性筒状管１内
に発生させる高周波電極２には導電性の良い銅、ニッケ
ル等の金属を用い、絶縁性筒状管１の外部に設ける。高
周波電極２の一方はマツチングボックス３を介して高周
波発振器４と接続し、他方を接地して絶縁性筒状６　ベ
ーン 管１内に高周波電力の供給を行う。さらに高周波電極２
の外部に配した電磁石５により発生する磁場によって電
子の旋回運動を励起し、高周波電力を有効に放電の為に
用いることで、１０　〜１゜Ｔｏｒｒと比較的低い圧力
で絶縁性筒状管１内部にプラズマを安定に発生させる。

放電家人への反応性のガスの供給は、ガスボンベ６から
パルプ７゜流量制御装置８及び石英ガラス、セラミック
ス。

テフロン等で作られた絶縁管１１を経て絶縁性筒状管１
内部の第２の導電性バイアス部電極９−ａの透孔１０よ
り行う。さらに、第２の導電性バイアス部電極と対向し
た位置で第１の導電性バイアス部電極９−ｂを、セラミ
ックス、石英ガラス。

塩化ビニル、アクリル等で作られた絶縁フランジ１２を
介して放電家人と基板室Ｂの間に設ける。

前記導電性バイアス部電極９−ａ及び９−ｂは。

直流高圧電源１３−ａ及び１３−ｂに各々接続され、所
望の電圧を印加することに上り、放電家人内の荷電粒子
を基板室Ｂに押し出し、加速を行う。

基板室Ｂは、真空排気系１４に通じるガス排気管７ペー
７ １５に接続され、１０　〜１０７０ｒｒの圧力に保たれ
る。基板支持棒１６及び石英ガラス、セラミックス、ア
クリル等で作られた絶縁フランジ１７によって基板室Ｂ
内に固定された基板台１８は、ステンレス、アルミ、銅
等の金属で作られ、この基板台１８上に半導体基板等の
試料１９が置かれる。基板台１８の内部にはヒーター２
０を設け、エツチングの際の試料の加熱を行う。第１の
導電性バイアス部電極９−ｂと基板台１８との電位差に
応じた運動エネルギーを得た反応性気体のイオンは基板
台１８上の半導体基板等の試料１９に照射し、エツチン
グを行う。

前記第１実施例に於いて、反応性気体として水素を用い
、基板室Ｂ内の圧力は３．○Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ、高
周波（１３，５ｅ　ＭＨｚ　）の供給電力１５Ｗ、電磁
石５に流す電流はＩＡ（電磁石の中心で約５５Ｇ）、基
板台１８の温度は３０００Ｃ１水素イオンのエネルギー
は３．５　Ｋｅｙとしてエツチングを行ったところ、単
結晶シリコン（結晶方位（１００））の場合７八／分、
非晶質シリコン（グロー放電プラズマＣＶＤ法で作成）
の場合１乙６八／分というエツチングレートを得た。発
明者等は、本発明によって、装置や試料への汚染の無い
水素による異方性の強いエツチングが行えることを確認
した。

第２図は、水素イオンによって二酸化シリコンをエツチ
ングを行う場合の水素イオンの加速エネルギーを変化さ
せた時のエツチングの効果を示した図であるが、６ＫＶ
以上の電圧で加速された水素イオンによるエツチングが
効果的に行われないことを発明者等は確認した。この値
はイオン種やエツチングする試料、基板台の温度によっ
て異なるが、はぼ５ＫＶ程度である。

また、このエツチングは試料の温度を上げることにより
増速できることも見い出した。このことから、試料表面
を、炭酸ガスレーザー或いは紫外線レーザーによシ実効
的に加熱することにょシ。

部分的なエツチングが可能となシ、−さらに、このレー
ザービームを走査することにより、エツチング用のマス
クを使用することなく、試料に所望のパターンをエツチ
ングすることが可能となる。

９　ページ 発明の効果 本発明によシ、半導体素子等の微細加工に適したサイド
エッチが極めて少ない異方性のエツチングが可能となる
。また、反応性のイオンとして水素イオンを用いること
により、装置や試料への汚染のないエツチングが可能と
なる。さらに、試料を加熱することによシ１エツチング
の反応を促進し、かつ試料の損傷を低減することが可能
となる。

また、加熱をレーザー光で部分的に行うことによって、
所望のパターンをマスク無しでエツチングすることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例で用いるイオンドープ
装置の概略構成図、第２図は本発明に係る第１実施例で
水素イオンによって二酸化シリコンをエツチングを行っ
た場合の水素イオンの加速エネルギーとエツチング量の
関係を示した図である。 Ａ・・・・・・放電室、Ｂ・・・・・・基板室、１８・
・・・・・基板台、１９　・・・・試料。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源と試料台間に電圧を印加し、イオンを加
   速して前記試料台上に配置した試料に照射するとともに
   、反応性の前記イオンを５Ｋｅｖ以下のエネルギーに加
   速して、前記試料のエッチングを行うことを特徴とする
   エッチング方法。
2. （２）反応性のイオンとして水素イオンを用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエッチング方法
   。
3. （３）試料を加熱して反応性のイオンを照射することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエッチング方法
   。
4. （４）試料をレーザー光により部分的に加熱することを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のエッチング方法
   。