JP2003158099A5 - - Google Patents

Description

【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術における問題点を解決するために、本発明の一態様は、第１のガスから、コリメートされた第１の中性粒子ビームを生成し、該第１の中性粒子ビームを被処理物に照射して該被処理物の被処理層の表面をエッチングする第１の工程と、上記被処理層の側壁を上記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜をコリメートされた第２の中性粒子ビームにより上記被処理層の側壁に形成する第２の工程とを有することを特徴とするエッチング方法である。上記第１の中性粒子ビームは、好ましくは１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下のエネルギーを有する。

本発明によれば、上記第１の工程において、電荷を持たず１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下の並進運動エネルギーを持つ第１の中性粒子ビームによって被処理層をエッチングするので、被処理層表面から２次電子が放射されず、チャージアップ電圧が低いエッチングが可能となる。また、このコリメートされた第１の中性粒子ビームが被処理層に照射されるため、被処理層の加工側壁に側壁保護膜が形成されない場合であっても、高精度のエッチングを実現することができる。具体的には、１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下の低エネルギーの中性粒子ビームでは被処理層はほとんどスパッタされずエッチングは中性粒子ビームと被処理層との間で熱的化学反応が起きて反応生成物が自発的に昇華することで進む。中性粒子が方向性を持たず熱運動していると加工形状は等方的になるが、コリメートされたビームであるため異方性エッチングが実現できる。更に、１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下の低エネルギーの中性粒子ビームでは、レジストはほとんどスパッタされないため、高選択比の加工を実現することができる。ここで、ＲＩＥにおいて低エネルギーのイオンビームを照射して被処理層の加工を行った場合には、微細パターン内部でのイオンと電子のチャージアンバランスによる電界でイオンビームが曲げられて局所的なエッチング形状の異常であるノッチングが生じることがあるが、中性粒子ビームを用いるため、ノッチングの問題が生じることなく、高アスペクト比の加工を行うことが可能となる。

また、上記第２の工程において、被処理層の側壁を第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を、コリメートされた第２の中性粒子ビームにより被処理層の側壁に形成することができるので、側壁の侵食を防止して更に精度の高いエッチングを実現することが可能となる。また、反応性の高いエッチングガスを用いてエッチングをすることができるため、高速なエッチングを実現することができる。このように、本発明によれば、微細パターンに対して高精度の加工と高選択比の加工とを両立することが可能となる。

本発明の好ましい一態様は、上記被処理層は遮蔽物で局所的に遮蔽されており、上記第２の工程は、上記第１のガスから、コリメートされた上記第２の中性粒子ビームを生成し、該第２の中性粒子ビームによって上記遮蔽物をスパッタすることで上記被処理層の側壁に保護膜を形成することを特徴としている。上記第２の中性粒子ビームは、好ましくは５０ｅＶ以上２００ｅＶ以下のエネルギーを有する。

本発明の他の好ましい一態様は、上記第２の工程は、第２のガスから、コリメートされた上記第２の中性粒子ビームを生成し、該第２の中性粒子ビームを被処理層に照射して該被処理層の側壁に保護膜を形成することを特徴としている。

本発明の他の好ましい一態様は、上記被処理層がシリコンであり、上記第１の工程において使用される第１のガスがＳＦ_６であり、上記第２の工程において使用される第２のガスがフルオロカーボンであることを特徴としている。

本発明の他の一態様は、被処理物を保持する保持部と、真空チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、上記被処理物と上記プラズマ生成部との間に配置され、オリフィスを有する第１の電極と、上記真空チャンバ内に上記第１の電極に対して上流側に配置された第２の電極と、上記第１の電極と上記第２の電極との間に電圧を印加することで、上記プラズマ生成部により生成されたプラズマからイオンを加速して上記第１の電極に形成されたオリフィスを通過させる電圧印加部とを備え、上記オリフィスを通過して生成されたコリメートされた第１の中性粒子ビームを上記被処理物の被処理層に照射して該被処理層の表面をエッチングし、上記第１の電極及び／又は上記被処理物の上に局所的に配置した遮蔽物を、上記オリフィスを通過して生成されたコリメートされた第２の中性粒子ビームでスパッタすることで、上記被処理層の側壁を上記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を上記被処理層の側壁に形成することを特徴とするエッチング装置である。

【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、上記第１の工程において、電荷を持たず大きな並進運動エネルギーを持つコリメートされた第１の中性粒子ビームによって被処理層を加工することが可能となるので、チャージアップ電圧を低く保ちつつ高精度のエッチングが可能となる。また、このコリメートされた第１の中性粒子ビームが被処理層に照射されるため、被処理層の表面に側壁保護膜が形成されない場合であっても、高精度の加工を実現することができる。更に、１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下の低エネルギーの中性粒子ビームでは、レジストはほとんどスパッタされないため、高選択比の加工を実現することができる。ここで、ＲＩＥにおいて低エネルギーのイオンビームを照射して被処理層の加工を行った場合には、局所的なエッチング形状の異常であるノッチングが生じることがあるが、中性粒子ビームを用いるため、ノッチングの問題が生じることなく、高アスペクト比の加工を行うことが可能となる。

また、上記第２の工程において、被処理層の側壁を第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を、コリメートされた第２の中性粒子ビームにより被処理層の側壁に形成することができるので、側壁の侵食を防止して精度の高いエッチングを実現することが可能となる。これは特に中性粒子ビームではエッチングされない下地層が露出した場合に有効である。また、反応性の高いエッチングガスを用いてエッチングをすることができるため、高速なエッチングを実現することができる。このように、本発明によれば、微細パターンに対して高精度の加工と高選択比の加工とを両立することが可能となる。

Claims (16)

1. 第１のガスから、コリメートされた第１の中性粒子ビームを生成し、該第１の中性粒子ビームを被処理物に照射して該被処理物の被処理層の表面をエッチングする第１の工程と、
   前記被処理層の側壁を前記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜をコリメートされた第２の中性粒子ビームにより前記被処理層の側壁に形成する第２の工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
2. 前記被処理層は遮蔽物で局所的に遮蔽されており、
   前記第２の工程は、前記第１のガスから、コリメートされた前記第２の中性粒子ビームを生成し、該第２の中性粒子ビームによって前記遮蔽物をスパッタすることで前記被処理層の側壁に保護膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記第２の工程は、第２のガスから、コリメートされた前記第２の中性粒子ビームを生成し、該第２の中性粒子ビームを被処理層に照射して該被処理層の側壁に保護膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
4. 第１のガスから、コリメートされた第１の中性粒子ビームを生成し、該第１の中性粒子ビームを被処理物に照射して該被処理物の被処理層の表面をエッチングする第１の工程と、
   中性粒子ビームを生成するために使用される電極を、コリメートされた第２の中性粒子ビームによりスパッタし、前記被処理層の側壁を前記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を前記被処理層の側壁に形成する第２の工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
5. 前記第１の中性粒子ビームは、１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下のエネルギーを有することを特徴とする請求項１又は４に記載のエッチング方法。
6. 前記第２の中性粒子ビームは、５０ｅＶ以上２００ｅＶ以下のエネルギーを有することを特徴とする請求項１又は４に記載のエッチング方法。
7. 前記第２の中性粒子ビームは第２のガスから生成されることを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
8. 前記被処理層がシリコンであり、
   前記第１の工程において使用される第１のガスがＳＦ_６であり、
   前記第２の工程において使用される第２のガスがフルオロカーボンであることを特徴とする請求項３又は７に記載のエッチング方法。
9. 前記被処理層がシリコンであり、
   前記被処理層の下地層がシリコン酸化膜であり、
   前記被処理層のエッチングが完了する直前に前記第２の工程を行い、
   その後再び前記第１の工程によりエッチングを行うことを特徴とする請求項１又は４に記載のエッチング方法。
10. 前記第２の工程において形成された保護膜を除去する第３の工程を有することを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
11. 第１のガスから、コリメートされた第１の中性粒子ビームを生成し、該第１の中性粒子ビームを被処理物に照射して該被処理物の被処理層の表面をエッチングする第１の工程と、
    前記被処理層の側壁を前記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を前記被処理層の側壁に形成する第２の工程と、
    前記第２の工程において形成された保護膜を除去する第３の工程を有することを特徴とするエッチング方法。
12. 前記第１の工程と前記第３の工程と前記第２の工程とを繰り返して行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のエッチング方法。
13. 被処理物を保持する保持部と、
    真空チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    前記被処理物と前記プラズマ生成部との間に配置され、オリフィスを有する第１の電極と、
    前記真空チャンバ内に前記第１の電極に対して上流側に配置された第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することで、前記プラズマ生成部により生成されたプラズマからイオンを加速して前記第１の電極に形成されたオリフィスを通過させる電圧印加部とを備え、
    前記オリフィスを通過して生成されたコリメートされた第１の中性粒子ビームを前記被処理物の被処理層に照射して該被処理層の表面をエッチングし、
    前記第１の電極及び／又は前記被処理物の上に局所的に配置した遮蔽物を、前記オリフィスを通過して生成されたコリメートされた第２の中性粒子ビームでスパッタすることで、前記被処理層の側壁を前記第１の中性粒子ビームによる侵食から保護する保護膜を前記被処理層の側壁に形成することを特徴とするエッチング装置。
14. 前記第１の中性粒子ビームは、１０ｅＶ以上５０ｅＶ以下のエネルギーを有することを特徴とする請求項１３に記載のエッチング装置。
15. 前記第２の中性粒子ビームは、５０ｅＶ以上２００ｅＶ以下のエネルギーを有することを特徴とする請求項１３に記載のエッチング装置。
16. エッチング終点を検出する終点検出器を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載のエッチング装置。