JPS6351641A - Fine pattern formation of single crystal or polycrystalline si film - Google Patents
Fine pattern formation of single crystal or polycrystalline si filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、単結晶または多結晶SiMをレーザアシス
トエツチング法により微細・臂ターンに形成する方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for forming single crystal or polycrystalline SiM into minute turns by laser assisted etching.
(従来の技術)
従来、大規模半導体集積回路(以下VLSIと略す)に
おけるf−ト電極材料として、多結晶Siが広く用いら
れている。また、この多結晶Siのエツチング法として
、多結晶Siに対するダメージの少ないレーザアシスト
エツチング法が最近採用されている。(Prior Art) Polycrystalline Si has conventionally been widely used as a f-to electrode material in large-scale semiconductor integrated circuits (hereinafter abbreviated as VLSI). Furthermore, as a method for etching polycrystalline Si, a laser-assisted etching method that causes less damage to polycrystalline Si has recently been adopted.
第2図は、そのレーザアシストエラチングラ実iする従
来のレーザアシストエツチング装置の−構成例を示す概
略図であシ、この装置は、イクステンデッド・アグスト
ラクツ・オプ・デ・16th(1984インターナショ
ナル)コンフエレンス・オン・ソリッド・ステイト・デ
バイシス・アンド6マテリアルズ、コード(Exten
ded Abstracts ofthe 16th
(1984International ) Conf
erence on3o1id 5tate Devi
ces and Materials 、 Kobe
) 。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a conventional laser-assisted etching device that implements the laser-assisted etching device. ) Conference on Solid State Devices and 6 Materials, Code (Exten
Abstracts of the 16th
(1984International) Conf.
erence on3o1id 5tate Devi
ces and Materials, Kobe
).
1984 、 PP、 441−446 K開示されて
いる。1984, PP, 441-446 K.
第2図に詮いて、lは反応室でちゃ、C7,ガス(10
〜100torr)が導入される。また、その反応室1
内の保持体2に被エツチング対象物3例えば多結晶Sl
や単結晶Siが保持される。また、エキシマレーザとし
てXeC1!(308nm )が用いられ、そのエキシ
マレーザビーム4が石英窓5を通して前記反応室1内に
導入され、被エツチング対照物3に照射される。すると
、被エツチング対照物3表面でClよガスが光解離され
、かつ光による抜エツチング対照物3の励起がなされ1
、エツチング反応が進行する。Referring to Figure 2, l is in the reaction chamber, C7, gas (10
~100 torr) is introduced. In addition, the reaction chamber 1
The object to be etched 3, for example, polycrystalline Sl, is placed on the holder 2 inside
and single crystal Si are retained. Also, as an excimer laser, XeC1! (308 nm), and its excimer laser beam 4 is introduced into the reaction chamber 1 through the quartz window 5 and irradiated onto the object 3 to be etched. Then, Cl and other gases are photodissociated on the surface of the object 3 to be etched, and the object 3 to be etched is excited by the light.
, the etching reaction proceeds.
第3図は、VLSIにおいて、上記のようなレーザアシ
ストエツチング法を用いて多結晶Si膜の微細パターン
を形成する従来の方法を示す工程断面図である。この従
来の方法では、Si基板11表面の酸化Si膜12上に
多結晶81膜13を形成した後、通常の写真製版技術に
より所望の形状にレジスト・ソターン14を前記多結晶
Sl膜13上に形成する(第3図(a))。その後、こ
のレジスト・ンターン14をマスクとして、前記第2図
のレーザアシストエツチング装置を用いて多結晶Si膜
13をレーザアシストエツチングし、第3図(b)のよ
うに所望の微細・ンターンの多結晶Si膜13を得る。FIG. 3 is a process sectional view showing a conventional method of forming a fine pattern of a polycrystalline Si film using the above-mentioned laser assisted etching method in VLSI. In this conventional method, a polycrystalline 81 film 13 is formed on an oxidized Si film 12 on the surface of a Si substrate 11, and then a resist soturn 14 is formed on the polycrystalline Sl film 13 in a desired shape using ordinary photolithography. (Fig. 3(a)). Thereafter, using this resist pattern 14 as a mask, the polycrystalline Si film 13 is laser-assisted etched using the laser-assisted etching apparatus shown in FIG. A crystalline Si film 13 is obtained.
なお、第3図(a)において、15ば、レーザアシスト
エツチング時に多結晶Sl膜13に照射されるエキシマ
レーザ光を示す。In FIG. 3(a), reference numeral 15 indicates excimer laser light irradiated onto the polycrystalline Sl film 13 during laser-assisted etching.
(発明が解決しようとする問題点)
しかるに、上記のような従来の微細パターン形成方法で
は、レジスト・ンターン14をエツチングマスクとして
いるので、レジストの塗布、露光。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional fine pattern forming method as described above, the resist pattern 14 is used as an etching mask, so that the resist coating and exposure are difficult.
現象、ベーキング、レジスト除去という煩雑な工程を要
するだけでなく、多結晶Si膜13の加工精度がレタス
トノ9ターン14の解像力にも依存するので、微細加工
上における限界があった。Not only does this require complicated processes such as processing, baking, and resist removal, but the processing accuracy of the polycrystalline Si film 13 also depends on the resolution of the retasteless nine-turn 14, so there is a limit in terms of microfabrication.
この発明は、以上述べた工程および加工精度の問題点を
除去し、簡単な工程で、かつ優れた加工fFfiでレー
ザアシストエツチング法により即結晶または多結晶Si
膜の微細ノターンを形成することができる単結晶または
多結晶Si膜の微細・セターン形成方法を提供すること
を目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned problems in process and processing accuracy, and produces ready-to-crystalline or polycrystalline Si using a laser-assisted etching method with a simple process and excellent processing fFfi.
An object of the present invention is to provide a method for forming fine setanes in a single crystal or polycrystalline Si film, which can form fine notterns in the film.
(問題点を解決するための手段)
この発明では、単結晶または多結晶si膜の非エツチン
グ領域に酸素イオンビームを照射して、Frfl記領域
の表面に酸化Si膜を形成し念後、その酸化Si膜をマ
スクとして単結晶または多結晶Si膜をレーザアシスト
エツチングし、微細ノセターンヲ形成する。(Means for Solving the Problems) In the present invention, an oxygen ion beam is irradiated to the non-etched region of a single crystal or polycrystalline Si film to form a Si oxide film on the surface of the Frfl region. Using the Si oxide film as a mask, a single crystal or polycrystalline Si film is subjected to laser assisted etching to form a fine nosetan.
(作用)
単結晶または多結晶Si膜に酸素イオンビームを照射し
、ν索イオンを注入すると、注入された酸素イオンは単
結晶または多結晶Siと反応して酸化SiK変化する。(Operation) When a single crystal or polycrystalline Si film is irradiated with an oxygen ion beam and ν ions are implanted, the implanted oxygen ions react with the single crystal or polycrystalline Si and change into oxidized SiK.
すなわち、酸化si#Aが形成される。That is, oxidized si#A is formed.
そして、この酸化Si膜が表面にあると、単結晶または
多結晶Si膜をレーザアシストエツチングした場合、そ
の部分はエツチング反応が全く進行せず、酸化Si膜は
エツチングマスクとして作用する。上記この発明の方法
によれば、酸素イオンビームの照射により、単結晶また
は多結晶Si膜の表面に直接エツチングマスクを形成し
て、それをマスクとしてレーザアシストエツチングによ
り単結晶または多結晶Siの微細・ンターンを形成でき
る。When this Si oxide film is on the surface, when a single crystal or polycrystalline Si film is subjected to laser assisted etching, the etching reaction does not proceed at all in that part, and the Si oxide film acts as an etching mask. According to the method of the present invention, an etching mask is formed directly on the surface of a single-crystalline or polycrystalline Si film by irradiation with an oxygen ion beam, and using the etching mask as a mask, the single-crystalline or polycrystalline silicon is etched finely by laser-assisted etching.・Able to form patterns.
(実施例) 以下この発明の一人施例を第1図を参照して説明する。(Example) A one-person embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第1図(a)は、Si基板21表面の酸化si膜22上
に多結晶Si膜23を形成し之状態を示し、24は、多
結晶Si膜23の表面に存在する自然酸化膜1−である
。この自然酸化膜層24が存在すると、レーザアシスト
エツチングを行っても、エツチング反応が全く進行しな
い。FIG. 1(a) shows a state in which a polycrystalline Si film 23 is formed on an oxidized Si film 22 on the surface of a Si substrate 21, and 24 indicates a natural oxide film 1- present on the surface of the polycrystalline Si film 23. It is. If this natural oxide film layer 24 exists, the etching reaction will not proceed at all even if laser assisted etching is performed.
そこで、まず、第1図(b)に示すように、自然酸化膜
層24をフッ酸により除去する。Therefore, first, as shown in FIG. 1(b), the natural oxide film layer 24 is removed using hydrofluoric acid.
次に、第1図(c)に示すように、酸素イオンビーム2
5′t−多結晶Si膜23の非エツチング領域に也射し
、該領域の表面に酸素イオンを注入する。すると、注入
された酸素イオンは多結晶siと反応して酸化5t(S
in、)に変化し、その結果、前記第1図(c)に示す
ように、多結晶Si膜23の非エツチング領域の表面に
酸化Si膜26が形成される。Next, as shown in FIG. 1(c), the oxygen ion beam 2
5' A non-etched region of the t-polycrystalline Si film 23 is also irradiated, and oxygen ions are implanted into the surface of the region. Then, the implanted oxygen ions react with polycrystalline Si to form oxidized 5t (S).
As a result, as shown in FIG. 1(c), an oxidized Si film 26 is formed on the surface of the non-etched region of the polycrystalline Si film 23.
次に、その酸化Sl膜26をマスクとして、第2図に示
したレーザアシストエツチング装置を用いて、多結晶S
i膜23をレーザアシストエツチングする。この時の様
子が第1図(d)に示さ7′しており、図中27は、多
結晶Si膜23に照射されるエヤシマレーザ光である。Next, using the oxidized Sl film 26 as a mask, polycrystalline S is etched using the laser assisted etching apparatus shown in FIG.
The i-film 23 is laser assisted etched. The state at this time is shown as 7' in FIG. 1(d), and 27 in the figure is an air laser beam irradiated onto the polycrystalline Si film 23.
このレーザアシストエツチングを行うと、多結晶Si模
23は第1図(c)に示すよりに酸化Si膜26の下に
のみ残る。これによシ、多結晶Si膜23の微細パター
ンが形成されたことになる。その後、酸化Si膜26を
除去する。When this laser-assisted etching is performed, the polycrystalline Si pattern 23 remains only under the Si oxide film 26, as shown in FIG. 1(c). As a result, a fine pattern of the polycrystalline Si film 23 is formed. After that, the Si oxide film 26 is removed.
なお、以上の一実施例は、多結晶Si膜の微細ノ平ター
ンを形成する場合であるが、同様にして単結晶Si膜の
微細・イターンを形成することもできる。Note that although the above embodiment is a case of forming fine flat turns of a polycrystalline Si film, it is also possible to form fine flat turns of a single crystal Si film in the same manner.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、この発明の微細パターン形
成方法によれば、酸素イオンビームの照射により、単結
晶または多結晶Si膜の表面に酸化Si膜からなるエツ
チングマスクを直接形成するようにしたので、レジスト
ノターンからなるエツチングマスクを用いる場合に比較
して工程を簡素化することができる。また、taレンズ
で酸素イオンビームを微少に絞って微細な高精度の酸化
Si膜を形成することができるので、単結晶または多結
晶Siの高精度の微細パターンを容易に形成することが
できる。(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the fine pattern forming method of the present invention, an etching mask made of a Si oxide film is directly applied to the surface of a single crystal or polycrystalline Si film by irradiation with an oxygen ion beam. Since the etching mask is formed in this manner, the process can be simplified compared to the case where an etching mask made of a resist pattern is used. In addition, since a fine, highly accurate Si oxide film can be formed by narrowing the oxygen ion beam to a small extent using a TA lens, a highly accurate fine pattern of single crystal or polycrystalline Si can be easily formed.
第1図はこの発明の単結晶まfcld多FA & Si
膜の微細・母ターン形成方法の一実施例を示す工程断面
図、第2図はレーザアシストエツチング装置の一構成例
を示す概略図、第3図は従来の多結晶Si膜の微細j4
ターン形成方法を示す工程断面図である。
21・・・81基板、23・・・多結晶Si膜、25・
・・酸素イオンビーム、26・・・酸化Si膜、27・
・・エキシマレーデ光。
254N乏紮イオノと−−ム
第 1 凶
Cノ2
↓
ボソア
レーナ°アシストエーッ午ング′才装置のネrtm4図
第2図Figure 1 shows the single crystal or fcld polyFA & Si of this invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a laser-assisted etching device. FIG.
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a turn forming method. 21...81 substrate, 23...polycrystalline Si film, 25...
...Oxygen ion beam, 26...Si oxide film, 27.
...eximale light. Fig. 2
Claims (1)
程と、 (b)その単結晶または多結晶Si膜の非エッチング領
域に酸素イオンビームを照射して、該領域の表面に酸化
Si膜を形成する工程と、 (c)その酸化Si膜をマスクとして単結晶または多結
晶Si膜をレーザアシストエッチングし、単結晶または
多結晶Si膜の微細パターンを形成する工程とを具備し
てなる単結晶または多結晶Si膜の微細パターン形成方
法。[Scope of Claims] (a) A step of forming a single-crystalline or polycrystalline Si film on a substrate; (b) A step of irradiating an oxygen ion beam to a non-etched region of the single-crystalline or polycrystalline Si film to a step of forming an oxidized Si film on the surface of the region, and (c) a step of laser-assisted etching the single crystal or polycrystalline Si film using the oxidized Si film as a mask to form a fine pattern of the single crystal or polycrystalline Si film. A method for forming a fine pattern on a single crystal or polycrystalline Si film, comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19404486A JPS6351641A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Fine pattern formation of single crystal or polycrystalline si film |
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ID=16318004
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1986
- 1986-08-21 JP JP19404486A patent/JPS6351641A/en active Pending
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