JPS6344827B2 - - Google Patents
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- JPS6344827B2 JPS6344827B2 JP60228081A JP22808185A JPS6344827B2 JP S6344827 B2 JPS6344827 B2 JP S6344827B2 JP 60228081 A JP60228081 A JP 60228081A JP 22808185 A JP22808185 A JP 22808185A JP S6344827 B2 JPS6344827 B2 JP S6344827B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
「発明の利用分野」
本発明は、電子サイクロトロン共鳴を用い、エ
ツチング用反応性気体を活性化または分解せし
め、さらにエツチングされるべき基板表面に垂直
方向に高周波または直流電界を同時に加えること
により、基板または基板上の被エツチング材料に
異方性エツチングを行わしめる気相エツチング方
法に関する。
ツチング用反応性気体を活性化または分解せし
め、さらにエツチングされるべき基板表面に垂直
方向に高周波または直流電界を同時に加えること
により、基板または基板上の被エツチング材料に
異方性エツチングを行わしめる気相エツチング方
法に関する。
「従来技術」
気相エツチング反応によるエツチング（気相化
学的除去方法）技術として、高周波または直流電
界により反応性気体を活性にさせるプラズマエツ
チング法（グロー放電エツチング法）が知られて
いる。
学的除去方法）技術として、高周波または直流電
界により反応性気体を活性にさせるプラズマエツ
チング法（グロー放電エツチング法）が知られて
いる。
しかし、かかるグロー放電を用いる異方性エツ
チング法においては、被膜の異方性が超LSIの進
歩に比べて十分でなく、さらにその異方性エツチ
ングの精度をさらに向上することが求められてい
た。
チング法においては、被膜の異方性が超LSIの進
歩に比べて十分でなく、さらにその異方性エツチ
ングの精度をさらに向上することが求められてい
た。
他方、電子サイクロトロン共鳴を用いたエツチ
ング法が知られている。しかしかかる方法は被膜
全体のエツチングを行うことを可とするが、選択
的な異方性エツチングには不充分であつた。なぜ
なら、共鳴により反応性気体が基板表面に平行に
移動するため、凹部での被膜形成がほとんど不可
能であり、加えて共鳴させる時、例えば共鳴原子
としてアルゴンを用い、周波数を2.45GHzとする
と、875ガウスの強磁場を必要とする。このため
磁場作用の空心コイルが大きくなりがちで、励起
気体を大面積に広げることができない。結果とし
て、サブミクロン（1μ以下例えば0.2μ）の巾また
は径を有し、深さが２〜4μを有する穴状のエツ
チングはまつたく不可能であつた。
ング法が知られている。しかしかかる方法は被膜
全体のエツチングを行うことを可とするが、選択
的な異方性エツチングには不充分であつた。なぜ
なら、共鳴により反応性気体が基板表面に平行に
移動するため、凹部での被膜形成がほとんど不可
能であり、加えて共鳴させる時、例えば共鳴原子
としてアルゴンを用い、周波数を2.45GHzとする
と、875ガウスの強磁場を必要とする。このため
磁場作用の空心コイルが大きくなりがちで、励起
気体を大面積に広げることができない。結果とし
て、サブミクロン（1μ以下例えば0.2μ）の巾また
は径を有し、深さが２〜4μを有する穴状のエツ
チングはまつたく不可能であつた。
「問題を解決すべき手段」
本発明はこれらの問題を解決するため、反応性
気体の活性化はサイクロトロン共鳴を用いて行
う。このため、電子または活性化気体によりエツ
チング用反応性気体の活性化、分解または反応が
きわめて効率よく行うことができる。この活性状
態の気体をグロー放電が行われている雰囲気に導
き、共鳴エネルギの共鳴がなくなつた後も活性状
態を持続し、かつこの電界を基板に垂直とするこ
とによりその方向性を与え、異方性エツチングを
させんとするもので、基板上部にサブミクロンレ
ベルでも十分深い凹部を有し得るようにしたもの
である。
気体の活性化はサイクロトロン共鳴を用いて行
う。このため、電子または活性化気体によりエツ
チング用反応性気体の活性化、分解または反応が
きわめて効率よく行うことができる。この活性状
態の気体をグロー放電が行われている雰囲気に導
き、共鳴エネルギの共鳴がなくなつた後も活性状
態を持続し、かつこの電界を基板に垂直とするこ
とによりその方向性を与え、異方性エツチングを
させんとするもので、基板上部にサブミクロンレ
ベルでも十分深い凹部を有し得るようにしたもの
である。
「作 用」
するとこのプラズマグロー放電の技術により、
活性状態の気体は広い空間に広げられ、このため
広い被膜形成面上に多量に高精度の異方性エツチ
ングを場所的なバラツキもなく均一に行うことが
可能となる。
活性状態の気体は広い空間に広げられ、このため
広い被膜形成面上に多量に高精度の異方性エツチ
ングを場所的なバラツキもなく均一に行うことが
可能となる。
本発明においてはグロー放電用電源としては直
流電源を用いた。しかし高周波グロー放電であつ
ても励起した反応性気体の励起状態を持続し、同
時に作られるセルフバイヤスにより異方性エツチ
ングを行うことができる。
流電源を用いた。しかし高周波グロー放電であつ
ても励起した反応性気体の励起状態を持続し、同
時に作られるセルフバイヤスにより異方性エツチ
ングを行うことができる。
さらにサイクロトロン共鳴は不活性気体または
非生成物気体（分解または反応をしてもそれ自体
は気体しか生じない気体）を用いる。不活性気体
としてはアルゴンが代表的なものである。しかし
ヘリユーム、ネオン、クリプトンを用いてもよ
い。エツチング用非生成物反応性気体としては、
CF4、CF2H2、CFH3、CF3H、CCl4、弗化窒素
（NF3、N2F6）、弗化水素（HF）、弗素（F2）、塩
化水素（HCl）、塩素（Cl2）またはこれらにキヤ
リアガスまたは酸素を混合した気体が代表的なも
のである。
非生成物気体（分解または反応をしてもそれ自体
は気体しか生じない気体）を用いる。不活性気体
としてはアルゴンが代表的なものである。しかし
ヘリユーム、ネオン、クリプトンを用いてもよ
い。エツチング用非生成物反応性気体としては、
CF4、CF2H2、CFH3、CF3H、CCl4、弗化窒素
（NF3、N2F6）、弗化水素（HF）、弗素（F2）、塩
化水素（HCl）、塩素（Cl2）またはこれらにキヤ
リアガスまたは酸素を混合した気体が代表的なも
のである。
これらの非生成物エツチング気体をサイクロト
ロン共鳴をさせて活性化せしめ、この共鳴領域よ
り外部の反応空間で生成物気体と混合し、励起エ
ネルギを生成物気体に移す。するとエツチング用
気体にきわめて大きい電磁エネルギを受けるた
め、ほぼ100％活性化または分解させることがで
き、かつ異方性エツチングをするための電界によ
り加速されて基板上に所定の角度一般には基板に
垂直に衝突しエツチング反応をする。さらに室温
〜300℃の温度で基板を加熱することにより、こ
の基板の被形成面上に被膜を形成させることがで
きる。
ロン共鳴をさせて活性化せしめ、この共鳴領域よ
り外部の反応空間で生成物気体と混合し、励起エ
ネルギを生成物気体に移す。するとエツチング用
気体にきわめて大きい電磁エネルギを受けるた
め、ほぼ100％活性化または分解させることがで
き、かつ異方性エツチングをするための電界によ
り加速されて基板上に所定の角度一般には基板に
垂直に衝突しエツチング反応をする。さらに室温
〜300℃の温度で基板を加熱することにより、こ
の基板の被形成面上に被膜を形成させることがで
きる。
以下に実施例に従い本発明を示す。
実施例 １
第１図は本発明のサイクロトロン共鳴型プラズ
マエツチング装置の概要を示す。
マエツチング装置の概要を示す。
図面において、ステンレス容器１′は蓋１″を有
し反応空間１を構成させている。この容器１′は、
上部に基板１０を基板ホルダ１０′に設け、その
裏側の蓋１″側にはハロゲンランプヒータ７を設
け、基板の装着の時は蓋１″を上方向に開けて行
う。石英窓１９を通して赤外線を基板に照射し加
熱している。さらにこの基板の裏側に一つの網状
電極２０′と容器１′の下部には他の一方の網状電
極２０とを有せしめ、ここに高周波または直流電
源６より13.56MHzまたは直流の電界を加える。
基板１０はこの電界に垂直に第１図では位置させ
ている。
し反応空間１を構成させている。この容器１′は、
上部に基板１０を基板ホルダ１０′に設け、その
裏側の蓋１″側にはハロゲンランプヒータ７を設
け、基板の装着の時は蓋１″を上方向に開けて行
う。石英窓１９を通して赤外線を基板に照射し加
熱している。さらにこの基板の裏側に一つの網状
電極２０′と容器１′の下部には他の一方の網状電
極２０とを有せしめ、ここに高周波または直流電
源６より13.56MHzまたは直流の電界を加える。
基板１０はこの電界に垂直に第１図では位置させ
ている。
また非生成物気体をドーピング系１３より１８
を経て石英管２９で作られた共鳴空間２に供給す
る。この共鳴空間はその外側に空心コイル５，
５′を配し磁場を加える。同時にマイクロ波発振
器３によりアナライザー４を経て例えば2.45GHz
のマイクロ波が共鳴空間２に供給される。この空
間では共鳴を起こすべく非生成物気体をアルゴン
とするとその質量、周波数により決められた磁場
（例えば875ガウス）が空心コイルにより加えられ
る。
を経て石英管２９で作られた共鳴空間２に供給す
る。この共鳴空間はその外側に空心コイル５，
５′を配し磁場を加える。同時にマイクロ波発振
器３によりアナライザー４を経て例えば2.45GHz
のマイクロ波が共鳴空間２に供給される。この空
間では共鳴を起こすべく非生成物気体をアルゴン
とするとその質量、周波数により決められた磁場
（例えば875ガウス）が空心コイルにより加えられ
る。
このため、アルゴンガスが励起して磁場により
ピンチングすると同時に共鳴し、十分励起した後
に反応空間１へ電子および励起したアルゴンガス
として放出２１される。この空間の出口にはエツ
チング用気体がドーピング系１３の系１６を経て
複数のリング状ノズル１７により放出２２され
る。その結果、エツチング用気体２２は非生成物
気体２１により励起され、活性化する。加えて一
対の電極２０，２０′により生じた電界が同時に
これら反応性気体に加えられる。
ピンチングすると同時に共鳴し、十分励起した後
に反応空間１へ電子および励起したアルゴンガス
として放出２１される。この空間の出口にはエツ
チング用気体がドーピング系１３の系１６を経て
複数のリング状ノズル１７により放出２２され
る。その結果、エツチング用気体２２は非生成物
気体２１により励起され、活性化する。加えて一
対の電極２０，２０′により生じた電界が同時に
これら反応性気体に加えられる。
その結果、この電界にそつて活性化した気体は
飛翔し、基板を選択的にエツチングさせることが
できる。
飛翔し、基板を選択的にエツチングさせることが
できる。
また反応性気体を十分反応室で広げ、かつサイ
クトロン共鳴をさせるため、反応空間１、共鳴空
間２の圧力を１〜10-4torr例えば0.03〜0.001torr
とした。この圧力は排気系１１のコントロールバ
ルブ１４によりターボポンプを併用して真空ポン
プ９の排気量を調整して行つた。
クトロン共鳴をさせるため、反応空間１、共鳴空
間２の圧力を１〜10-4torr例えば0.03〜0.001torr
とした。この圧力は排気系１１のコントロールバ
ルブ１４によりターボポンプを併用して真空ポン
プ９の排気量を調整して行つた。
実験例 １
この実験例は実施例１を用い、シリコン半導体
を弗化窒素にてエツチングさせたものである。
を弗化窒素にてエツチングさせたものである。
即ち反応空間の圧力0.003torr、非生成物気体
として１８よりアルゴンを50c.c.／分で供給した。
加えて、NF3を１６より20c.c.／分で供給した。電
界は自己バイヤスが加わつた13.56MHzの高周波
電界を加えた。マイクロ波は2.45GHzの周波数を
有し、30〜500Wの出力例えば200Wで調整した。
磁場５，５′の共鳴強度は875ガウスとした。
として１８よりアルゴンを50c.c.／分で供給した。
加えて、NF3を１６より20c.c.／分で供給した。電
界は自己バイヤスが加わつた13.56MHzの高周波
電界を加えた。マイクロ波は2.45GHzの周波数を
有し、30〜500Wの出力例えば200Wで調整した。
磁場５，５′の共鳴強度は875ガウスとした。
基板１０はシリコン半導体とし、その上面には
選択的にフオトレジストがコーテイングされてい
るものを用いた。この被形成面上に非単結晶半導
体例えばアモルフアスシリコン半導体を形成し、
不要気体を排気系１１より放出した。するとエツ
チング速度15Å／秒を得ることができた。この速
度はプラズマエツチングのみで得られる15Å／秒
に比べ３倍の速さである。またこのシリコン基板
上に0.3μの巾のレジストによるパターンを切つて
おくと、0.3μ巾深さ4μの異方性エツチングを得る
ことができた。
選択的にフオトレジストがコーテイングされてい
るものを用いた。この被形成面上に非単結晶半導
体例えばアモルフアスシリコン半導体を形成し、
不要気体を排気系１１より放出した。するとエツ
チング速度15Å／秒を得ることができた。この速
度はプラズマエツチングのみで得られる15Å／秒
に比べ３倍の速さである。またこのシリコン基板
上に0.3μの巾のレジストによるパターンを切つて
おくと、0.3μ巾深さ4μの異方性エツチングを得る
ことができた。
さらにこれを異方性エツチングの後反応性気体
を除去し、かわりに酸素を導入し、このエツチン
グ後この表面に残つているレジストをアツシング
して除去することは有効である。
を除去し、かわりに酸素を導入し、このエツチン
グ後この表面に残つているレジストをアツシング
して除去することは有効である。
「効 果」
本発明は、以上の説明より明らかなごとく、大
面積の基板上に被膜を形成するにあたり、被形成
面の損傷をきわめて少なくして任意の厚さの被膜
作製を同じ反応室を用いて成就させることができ
た。加えて、サイクロトロン共鳴を用いているた
め、大きいエツチング速度を得ることができる。
面積の基板上に被膜を形成するにあたり、被形成
面の損傷をきわめて少なくして任意の厚さの被膜
作製を同じ反応室を用いて成就させることができ
た。加えて、サイクロトロン共鳴を用いているた
め、大きいエツチング速度を得ることができる。
本発明のエツチング方法は半導体装置である光
電変換装置、発光素子MIS.FET（電界効果半導体
装置）、SL素子（スーパーラテイス素子）、
HEMT素子および超LSIに十分応用し得る。さ
らに、その他半導体レーザまたは光集積回路に対
しても本発明は有効である。
電変換装置、発光素子MIS.FET（電界効果半導体
装置）、SL素子（スーパーラテイス素子）、
HEMT素子および超LSIに十分応用し得る。さ
らに、その他半導体レーザまたは光集積回路に対
しても本発明は有効である。
本発明のサイクロトロン共鳴を用いたエツチン
グ方法において、同時に光エネルギを加え光エツ
チングを併用させることは有効である。特に光源
として低圧水銀灯ではなくエキシマレーザ（波長
100〜400nm）、アルゴンレーザ、窒素レーザ等を
用い共鳴波長を選択することは有効である。
グ方法において、同時に光エネルギを加え光エツ
チングを併用させることは有効である。特に光源
として低圧水銀灯ではなくエキシマレーザ（波長
100〜400nm）、アルゴンレーザ、窒素レーザ等を
用い共鳴波長を選択することは有効である。
本発明において、エツチングされるべき基板と
してはシリコン半導体、ガラス基板、ステンレス
基板が主たるものである。しかし、加えて―
化合物例えばGaAs、GaAlAs、InP、GaN等、
またアルミニユーム、珪化物金属も用い得る。
してはシリコン半導体、ガラス基板、ステンレス
基板が主たるものである。しかし、加えて―
化合物例えばGaAs、GaAlAs、InP、GaN等、
またアルミニユーム、珪化物金属も用い得る。
又本発明のエツチング方法は単結晶半導体のみ
ではなく非単結晶半導体、例えばアモルフアス半
導体をSiのみならずSiGe1-X（０＜Ｘ＜１）、
SiO2-X（０＜Ｘ＜２）、SixC1-X（０＜Ｘ＜１）、
Si3N4-X（０＜Ｘ＜４）に対しても有効である。
ではなく非単結晶半導体、例えばアモルフアス半
導体をSiのみならずSiGe1-X（０＜Ｘ＜１）、
SiO2-X（０＜Ｘ＜２）、SixC1-X（０＜Ｘ＜１）、
Si3N4-X（０＜Ｘ＜４）に対しても有効である。
さらに第１図において、基板を下側または垂直
構造とし、サイクトロン共鳴および電界を上方向
より下方向または横方向に放出してもよい。
構造とし、サイクトロン共鳴および電界を上方向
より下方向または横方向に放出してもよい。
第１図は本発明のサイクロトロン共鳴型プラズ
マエツチング装置を示す。
マエツチング装置を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サイクロトロン共鳴を利用して電子または活
性化した気体とエツチング用反応性気体とを混合
した雰囲気であつて、基板に垂直方向に高周波電
界または直流電界を加えることにより、前記反応
性気体を電子サイクロトロン共鳴エネルギ及び電
磁エネルギにより反応、分解せしめ、基板表面を
選択的にまたは全面にわたつてエツチング除去を
行うことを特徴とした気相エツチング方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、サイクロト
ロン共鳴を利用して活性化する気体は不活性気体
または非生成物気体より選ばれ、さらにエツチン
グ用反応性気体には少なくともハロゲン元素を発
生する気体が選ばれたことを特徴とする薄膜形成
方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、エツチング
用気体は弗化炭素（CHnF4-o ０≦ｎ≦４）、塩
化炭素（CHnCl4-o ０≦ｎ＜４）、弗化珪素
（SiF4、Si2F6等）または弗化窒素（NF3、N2F4）
が用いられることを特徴とする気相エツチング方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22808185A JPS6289882A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 気相エツチング方法 |
| JP1282546A JPH0762262B2 (ja) | 1985-10-14 | 1989-10-30 | 気相エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22808185A JPS6289882A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 気相エツチング方法 |
Related Child Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1282543A Division JP2564663B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 気相エッチング装置 |
| JP1282546A Division JPH0762262B2 (ja) | 1985-10-14 | 1989-10-30 | 気相エッチング方法 |
| JP28254589A Division JPH0831447B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 気相エッチング方法 |
| JP1282544A Division JP2564664B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 気相エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289882A JPS6289882A (ja) | 1987-04-24 |
| JPS6344827B2 true JPS6344827B2 (ja) | 1988-09-07 |
Family
ID=16870891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22808185A Granted JPS6289882A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 気相エツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289882A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512102A (en) * | 1985-10-14 | 1996-04-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
| US4797178A (en) * | 1987-05-13 | 1989-01-10 | International Business Machines Corporation | Plasma etch enhancement with large mass inert gas |
| JPH0760820B2 (ja) * | 1987-10-29 | 1995-06-28 | 日本電気株式会社 | 半導体製造装置 |
| JPH02230729A (ja) * | 1989-03-03 | 1990-09-13 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
| JP2564664B2 (ja) * | 1989-10-30 | 1996-12-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 気相エッチング方法 |
| JP2564663B2 (ja) * | 1989-10-30 | 1996-12-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 気相エッチング装置 |
| JP2673380B2 (ja) * | 1990-02-20 | 1997-11-05 | 三菱電機株式会社 | プラズマエッチングの方法 |
| JP2612373B2 (ja) * | 1990-07-24 | 1997-05-21 | 日本電信電話株式会社 | 反応性イオンエッチング方法 |
| US6171974B1 (en) * | 1991-06-27 | 2001-01-09 | Applied Materials, Inc. | High selectivity oxide etch process for integrated circuit structures |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509545A (ja) * | 1973-05-31 | 1975-01-31 | ||
| JPS55141729A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion-shower device |
| JPS56155535A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Film forming device utilizing plasma |
| JPS57164986A (en) * | 1982-02-26 | 1982-10-09 | Hitachi Ltd | Microwave plasma etching device |
| JPS6047421A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ドライエッチング方法 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP22808185A patent/JPS6289882A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509545A (ja) * | 1973-05-31 | 1975-01-31 | ||
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| JPS6047421A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ドライエッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289882A (ja) | 1987-04-24 |
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