JPH0622212B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0622212B2 JPH0622212B2 JP58094824A JP9482483A JPH0622212B2 JP H0622212 B2 JPH0622212 B2 JP H0622212B2 JP 58094824 A JP58094824 A JP 58094824A JP 9482483 A JP9482483 A JP 9482483A JP H0622212 B2 JPH0622212 B2 JP H0622212B2
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/321—After treatment
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は半導体装置等の製造に用いられるドライエッチ
ング法及びそれに使用する装置に関する。
ング法及びそれに使用する装置に関する。
近年、集積回路は微細化の一途をたどり、最近では最小
パターン寸法が１〜２（μｍ）の超ＬＳＩも試作開発さ
れるに至っている。このような微細加工には、プラズマ
エッチング技術は不可欠である。プラスエッチング技術
の１つとして、平行平板型電極を有する容器にＣF4など
の反応性ガスを導入するとともに、13.56（MHz）程度の
高周波電力が印加される電極（陰極）上に試料を置き、
各電極間にグロー放電を生起してプラズマを生成し、こ
のプラズマから正イオンを、陰極上に生じる陰極降下電
圧により加速して試料を衝撃してエッチングする方法が
ある。この方法は、反応性イオンエッチング（RIE）法
と称されるもので、現在、微細加工技術の主流になって
いる。しかしながら、この種の方法にあっては、次のよ
うな問題点があった。すなわち、エッチングすべき試料
がプラズマ中に置かれているため、イオンや電子などの
荷電粒子の帯電による酸化膜の破壊、ソフトＸ線による
閾値電圧のシフト、酸化膜中へのトラップの誘起の他、
チヤンバ内壁からの金属汚染など種々のラジエーション
ダメージを生じていた。これらのラジエーションダメー
ジには、デバイスの超ＬＳＩ化にとって致命傷となる要
因が多く含まれており、このため、無ダメージのエッチ
ング技術が切望されている。無ダメージのドライエッチ
ング技術としては、最近、グロー放電中のガス温度だけ
の運動エネルギしか持たない原子状のＦビームによるＳ
ｉやPoly−Siの異方性エッチング（例えば、Ｈ．AKiy
a、proc.3rd、Symp、on Dry processes、P.119(1981））や
レーザーや紫外光を用いたエッチング（例えば、T.J.ch
uang；J.chem、phys、74、1453（1981）；H.OKano、T.Yamaz
aki、M.Sekjne and Y.Horiike、Proc、of 4 th symp、on Dr
y processes、P.6（1982））などが報告され、無損傷、
異方性エッチングの可能性が示されている。
パターン寸法が１〜２（μｍ）の超ＬＳＩも試作開発さ
れるに至っている。このような微細加工には、プラズマ
エッチング技術は不可欠である。プラスエッチング技術
の１つとして、平行平板型電極を有する容器にＣF4など
の反応性ガスを導入するとともに、13.56（MHz）程度の
高周波電力が印加される電極（陰極）上に試料を置き、
各電極間にグロー放電を生起してプラズマを生成し、こ
のプラズマから正イオンを、陰極上に生じる陰極降下電
圧により加速して試料を衝撃してエッチングする方法が
ある。この方法は、反応性イオンエッチング（RIE）法
と称されるもので、現在、微細加工技術の主流になって
いる。しかしながら、この種の方法にあっては、次のよ
うな問題点があった。すなわち、エッチングすべき試料
がプラズマ中に置かれているため、イオンや電子などの
荷電粒子の帯電による酸化膜の破壊、ソフトＸ線による
閾値電圧のシフト、酸化膜中へのトラップの誘起の他、
チヤンバ内壁からの金属汚染など種々のラジエーション
ダメージを生じていた。これらのラジエーションダメー
ジには、デバイスの超ＬＳＩ化にとって致命傷となる要
因が多く含まれており、このため、無ダメージのエッチ
ング技術が切望されている。無ダメージのドライエッチ
ング技術としては、最近、グロー放電中のガス温度だけ
の運動エネルギしか持たない原子状のＦビームによるＳ
ｉやPoly−Siの異方性エッチング（例えば、Ｈ．AKiy
a、proc.3rd、Symp、on Dry processes、P.119(1981））や
レーザーや紫外光を用いたエッチング（例えば、T.J.ch
uang；J.chem、phys、74、1453（1981）；H.OKano、T.Yamaz
aki、M.Sekjne and Y.Horiike、Proc、of 4 th symp、on Dr
y processes、P.6（1982））などが報告され、無損傷、
異方性エッチングの可能性が示されている。
最近、本発明者等による鋭意研究の結果、Hg−Xeランプ
より発した紫外線照射によるCl2雰囲気中でのPoly−Si
エッチングにおいて、従来報告されているイオンアシス
トエッチング（例えばJ.W.Coburn and H.F.Winters、J.
Appl. phys、50、3189（1979））と同様の効果が見出され
た（例えば、H.OKano、T.Yamazaki、M.Sekine and Y.Ho
riike、proc.of 4 th Symp、on Dry processes、P.6(198
2)）。すなわち、光照射面のエッチング反応が非照射面
に比べて著しく促進される。この効果は、undoped Poly
−Siにおいて顕著であるが、例えば、リンを高濃度に添
加したn+Poly-Siにおいても同様に認められた。しかしn
+Poly-Siの場合には、気相中で光解離したラジカルによ
り充分エッチングされるため、第１図(a)に示すよう
に、エッチングマスク(1)下にアンダカット(2)を生じる
ことになる。尚、３はリン添加Poly-Si、４はシリコン
酸化膜、５は単結晶シリコン基板である。一方、第１図
(b)は、最近ＲＩＥにおける研究において次第に明らか
にされてきた異方性エッチングの機構を説明するための
ものである。最近の研究によれば、エッチング壁(6)に
おいて、例えば、エッチヤントであるＣｌラジカルと添
加ガスであるC2F6から生じたＣF3ラジカルとの再結合反
応（例えば、C.J.Mogab and H.J.Levinstein；J.Vac、S
ci、Technol、17、721(1980)）により壁での横方向エッ
チングを防いでやるか、あるいは、該壁に、エッチング
マスク(1)であるレジストなどの分解物や放電生成物で
ある種々の不飽和モノマーが再付着物(7)として付着し
てエッチヤントの攻撃を防ぐ（例えば、R.H.Bruce and
G.P.Majafsky；E.C.S.meeting、Abs.No.288、Denver、198
1、あるいは、山崎隆、岡野晴雄、堀池靖浩、第３０回応
用物理学会予稿集、春委、1983）などの機構が妥当性を
もつものと考えられる。
より発した紫外線照射によるCl2雰囲気中でのPoly−Si
エッチングにおいて、従来報告されているイオンアシス
トエッチング（例えばJ.W.Coburn and H.F.Winters、J.
Appl. phys、50、3189（1979））と同様の効果が見出され
た（例えば、H.OKano、T.Yamazaki、M.Sekine and Y.Ho
riike、proc.of 4 th Symp、on Dry processes、P.6(198
2)）。すなわち、光照射面のエッチング反応が非照射面
に比べて著しく促進される。この効果は、undoped Poly
−Siにおいて顕著であるが、例えば、リンを高濃度に添
加したn+Poly-Siにおいても同様に認められた。しかしn
+Poly-Siの場合には、気相中で光解離したラジカルによ
り充分エッチングされるため、第１図(a)に示すよう
に、エッチングマスク(1)下にアンダカット(2)を生じる
ことになる。尚、３はリン添加Poly-Si、４はシリコン
酸化膜、５は単結晶シリコン基板である。一方、第１図
(b)は、最近ＲＩＥにおける研究において次第に明らか
にされてきた異方性エッチングの機構を説明するための
ものである。最近の研究によれば、エッチング壁(6)に
おいて、例えば、エッチヤントであるＣｌラジカルと添
加ガスであるC2F6から生じたＣF3ラジカルとの再結合反
応（例えば、C.J.Mogab and H.J.Levinstein；J.Vac、S
ci、Technol、17、721(1980)）により壁での横方向エッ
チングを防いでやるか、あるいは、該壁に、エッチング
マスク(1)であるレジストなどの分解物や放電生成物で
ある種々の不飽和モノマーが再付着物(7)として付着し
てエッチヤントの攻撃を防ぐ（例えば、R.H.Bruce and
G.P.Majafsky；E.C.S.meeting、Abs.No.288、Denver、198
1、あるいは、山崎隆、岡野晴雄、堀池靖浩、第３０回応
用物理学会予稿集、春委、1983）などの機構が妥当性を
もつものと考えられる。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、試料にラ
ジエーションダメージなどの損傷を与えることなく、且
つ、試料を下地材料に対して選択的に異方性エッチング
することができ、半導体デバイスの超ＬＳＩ化に寄与し
得るドライエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
ジエーションダメージなどの損傷を与えることなく、且
つ、試料を下地材料に対して選択的に異方性エッチング
することができ、半導体デバイスの超ＬＳＩ化に寄与し
得るドライエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
本発明の骨子は、試料のエッチヤントとなる第１の反応
性ガスの活性種を生成し、これにより試料をエッチング
するとともに、エッチング壁での再結合種、吸着種、あ
るいはパツシバントとなるべき第２の反応性ガスを導入
し、前記試料の被エッチング表面に沿った方向に光照射
することにより活性化し、異方性エッチングを達成する
ことにある。本発明は、真空容器内に耐エッチングマス
クを被着した被エッチング材料を配置し、この被エッチ
ング材料に第１の反応性ガスを触れさせ、且つ該被エッ
チング材料の被エッチング表面に対し第１の光を照射す
ることにより、前記被エッチング材料をエッチングせし
めるとともに、第２の反応性ガスを前記真空容器内に導
入し、前記被エッチング材料の被エッチング表面に沿っ
た方向に第２の光を照射することにより、前記第２の反
応性ガスを活性化し前記被エッチング材料のパターンの
側壁表面に耐エッチング保護膜を形成せしめることを特
徴とするドライエッチング方法を提供する。
性ガスの活性種を生成し、これにより試料をエッチング
するとともに、エッチング壁での再結合種、吸着種、あ
るいはパツシバントとなるべき第２の反応性ガスを導入
し、前記試料の被エッチング表面に沿った方向に光照射
することにより活性化し、異方性エッチングを達成する
ことにある。本発明は、真空容器内に耐エッチングマス
クを被着した被エッチング材料を配置し、この被エッチ
ング材料に第１の反応性ガスを触れさせ、且つ該被エッ
チング材料の被エッチング表面に対し第１の光を照射す
ることにより、前記被エッチング材料をエッチングせし
めるとともに、第２の反応性ガスを前記真空容器内に導
入し、前記被エッチング材料の被エッチング表面に沿っ
た方向に第２の光を照射することにより、前記第２の反
応性ガスを活性化し前記被エッチング材料のパターンの
側壁表面に耐エッチング保護膜を形成せしめることを特
徴とするドライエッチング方法を提供する。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。第２図
は、本発明の一実施例に係わるドライエッチング装置を
示す概略構成図である。図中(11)は真空容器、この真空
容器(11)内には、被エッチング材料(21)を載せるサセプ
タ(22)が配置されている。また、この真空容器には反応
性ガスを導入するためのガス導入口(17)が設けられ、ま
た真空排気するための排気口(8)が設けられている。本
容器の上方には、例えば、波長325ｎｍに中心をもつCd
−Heレーザ(9)が配置されている。このレーザ(9)から発
せられるレーザ光(13)は、紫外光通過窓(10)（例えば、
石英ガラス）を介して被エッチング材料(21)状に集光さ
れる。すなわち、前記ガス導入口(17)より、例えばCl2
のような第１の反応性ガスを導入しておけば、このCl2
は330ｎｍ付近のフオトンを効率良く吸収し、活性なＣ
ｌ原子が生成される。一方、前記真空容器(11)の左壁に
は、紫外光通過窓(19)が設けられ、レーザ(18)からの光
(20)が窓(19)を通して被エッチング材料(21)近傍に該材
料(21)に対して平行に照射される。ここで、このレーザ
光(20)の波長を前記レーザ光(13)の波長とは異なるよう
に設定し、同時に、ガス導入口(17)より第１の反応性ガ
スと共に導入する第２の反応性ガスとしての添加ガス、
例えば、CCl4ガスの励起状態に共鳴した波長とすること
により、エッチングガスであるCl2分子は解離せず、添
加ガスであるCCl4だけを選択的に解離することができ
る。このように、各々別々の手段（レーザ）により活性
化された種が出合うことにより、例えばC2Cl4、CCl2な
どの不飽和分子が容易に生成されて、それが第１図(b)
で(7)に示したように壁に付着して、エッチヤントであ
るＣｌラジカルの横方向の攻撃を防ぐ。これに対して、
被エッチング材料(21)に於ける光(13)の照射面において
は、前述のイオンアシストエッチングの場合と同様、エ
ッチング反応が付着反応より先行するため、材料(21)に
対し垂直方向にエッチングが進行する結果、アンダカツ
トのない異方性エッチングが達成されることになる。
は、本発明の一実施例に係わるドライエッチング装置を
示す概略構成図である。図中(11)は真空容器、この真空
容器(11)内には、被エッチング材料(21)を載せるサセプ
タ(22)が配置されている。また、この真空容器には反応
性ガスを導入するためのガス導入口(17)が設けられ、ま
た真空排気するための排気口(8)が設けられている。本
容器の上方には、例えば、波長325ｎｍに中心をもつCd
−Heレーザ(9)が配置されている。このレーザ(9)から発
せられるレーザ光(13)は、紫外光通過窓(10)（例えば、
石英ガラス）を介して被エッチング材料(21)状に集光さ
れる。すなわち、前記ガス導入口(17)より、例えばCl2
のような第１の反応性ガスを導入しておけば、このCl2
は330ｎｍ付近のフオトンを効率良く吸収し、活性なＣ
ｌ原子が生成される。一方、前記真空容器(11)の左壁に
は、紫外光通過窓(19)が設けられ、レーザ(18)からの光
(20)が窓(19)を通して被エッチング材料(21)近傍に該材
料(21)に対して平行に照射される。ここで、このレーザ
光(20)の波長を前記レーザ光(13)の波長とは異なるよう
に設定し、同時に、ガス導入口(17)より第１の反応性ガ
スと共に導入する第２の反応性ガスとしての添加ガス、
例えば、CCl4ガスの励起状態に共鳴した波長とすること
により、エッチングガスであるCl2分子は解離せず、添
加ガスであるCCl4だけを選択的に解離することができ
る。このように、各々別々の手段（レーザ）により活性
化された種が出合うことにより、例えばC2Cl4、CCl2な
どの不飽和分子が容易に生成されて、それが第１図(b)
で(7)に示したように壁に付着して、エッチヤントであ
るＣｌラジカルの横方向の攻撃を防ぐ。これに対して、
被エッチング材料(21)に於ける光(13)の照射面において
は、前述のイオンアシストエッチングの場合と同様、エ
ッチング反応が付着反応より先行するため、材料(21)に
対し垂直方向にエッチングが進行する結果、アンダカツ
トのない異方性エッチングが達成されることになる。
また被エッチング材料上に垂直に照射される光(13)とし
て先の不飽和分子を揮発性物質に分解することのできる
波長のものを選べば光の照射面では付着反応は起らずエ
ッチングは垂直方向にのみ進行し同様に異方性エッチン
グが達成される。例えば第１の反応性ガス（エッチヤン
トガス）として塩素、第２の反応性ガス（添加ガス）と
して水素を用いてた場合、ＨＣｌが形成され被エッチン
グ材料(21)に付着する。そこで被エッチング材料(21)に
対して垂直にＣl2を解離する紫外光とＨＣｌを分解する
波長2.5μｍ程度の光を照射することにより光照射面で
のＨＣｌの付着は起らずＣｌラジカルによるエッチング
反応のみ進行し異方性エッチングが達成されることとな
る。従来の反応性イオンエッチングにおける側壁保護作
用は、本発明にそのまま適用可能であり、従って、第１
及び第２の反応性ガスの組合わせも被エッチング材料に
即して選択することができることは言うまでもない。こ
こで、レーザ(9)，(18)のレーザー光波長は、エッチヤ
ントとなる第１の反応性ガス及び添加ガスである第２の
反応性ガスの各々に対して任意に選択される。なお、第
２図に於いて(15),(23)は、流量制御系を示し、(16)は
ニードルバルプを示している。
て先の不飽和分子を揮発性物質に分解することのできる
波長のものを選べば光の照射面では付着反応は起らずエ
ッチングは垂直方向にのみ進行し同様に異方性エッチン
グが達成される。例えば第１の反応性ガス（エッチヤン
トガス）として塩素、第２の反応性ガス（添加ガス）と
して水素を用いてた場合、ＨＣｌが形成され被エッチン
グ材料(21)に付着する。そこで被エッチング材料(21)に
対して垂直にＣl2を解離する紫外光とＨＣｌを分解する
波長2.5μｍ程度の光を照射することにより光照射面で
のＨＣｌの付着は起らずＣｌラジカルによるエッチング
反応のみ進行し異方性エッチングが達成されることとな
る。従来の反応性イオンエッチングにおける側壁保護作
用は、本発明にそのまま適用可能であり、従って、第１
及び第２の反応性ガスの組合わせも被エッチング材料に
即して選択することができることは言うまでもない。こ
こで、レーザ(9)，(18)のレーザー光波長は、エッチヤ
ントとなる第１の反応性ガス及び添加ガスである第２の
反応性ガスの各々に対して任意に選択される。なお、第
２図に於いて(15),(23)は、流量制御系を示し、(16)は
ニードルバルプを示している。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
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。第３図は、第１の反応性ガスからのエッチヤン
ト生成または付着物分解のための光(26)の照射を被エッ
チング材料(27)全体に一括して行うとともに、第２の反
応性ガス（添加ガス）の活性化には、例えば、矩形状で
且つ被エッチング材料全体を覆うレーザビーム(24)をレ
ーザ(28)より送出した例であり、エッチングの均一性、
スループットの点で有利である。(25)はサセプタであ
る。さらに、第４図は、前記レーザビーム(24)を線状ビ
ーム(30)とし、試料(32)面上で一様に走査することによ
り均一にエッチングすることを配慮したものである。
尚、(29)はサセプタ、(31)はレーザ光、(33)はレーザで
ある。以上の実施例では、エッチヤント生成を、被エッ
チング材料が置かれた真空容器内において光照射により
行なっているが、第５図に示すように、エッチヤントの
生成を、前記真空容器と真空的に連結されたエッチヤン
ト生成室(39)内で行ない、これをサセプタ(36)上の被エ
ッチング材料(37)よりも長いスリット(40)を通して被エ
ッチング材料(37)に吹きつけても同様の異方性エッチン
グが達成されることを確認した。(38)はエッチヤント、
(34)はレーザ、(35)はレーザ光である。この実施例にお
いては、エッチングの方向性は、エッチヤント生成室(3
9)よりも高真空下（１０-3〜１０-10Torr）に吹き出し
たエッチヤント(38)の運動量により得られる。この時、
第２の反応性ガス（添加ガス）の活性化のための光は、
第３図で(24)に示すような矩形状、あるいは第４図で(3
0)に示すような線状いずれの場合も有効であるが、線状
ビームの場合には、被エッチング材料全体を均一にエッ
チングするためビーム(35)とエッチヤト生成室(39)を同
期させて移動させるなどの手段が必要である。なお、エ
ッチヤントの生成は、エッチヤント生成室(39)内におい
て、光照射、放電などによる解離及び励起を伴なう周知
の方法により行われ得る。次に、第６図は、矩形状の光
照射(41)により第２の反応性ガス（添加ガス）を被エッ
チング材料状全域に導入し、エッチヤント生成領域(42)
(43)をステップアンドリピート式に順次移動させながら
エッチングした例である。以上の実施例においては、エ
ッチヤント生成領域が単独の場合について説明したが、
これらを同時に複数個設けることにより、スループット
の向上がなされる。また、第１の反応性ガスであるエッ
チヤントガス、あるいは第２の反応性ガスである添加ガ
スとしては、少なくともハロゲン元素を含むガスを用い
ることができる。この他、添加ガスとしては、ハロゲン
元素及び炭素を含むガス、炭素水素系ガス、あるいは、
酸素、水素もエッチヤントガスとの組合せにより同様の
効果を発揮することを確認した。特に、酸素の場合には
側壁の酸化効果がアンダーカットを防いでいると考えら
れる。水素の場合には、例えばエッチヤントガスとして
Cl2を用いるとHClが生成してこれが被エッチング部の側
壁に吸着してアンダーカットを防いでいると考えられ
る。
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。第３図は、第１の反応性ガスからのエッチヤン
ト生成または付着物分解のための光(26)の照射を被エッ
チング材料(27)全体に一括して行うとともに、第２の反
応性ガス（添加ガス）の活性化には、例えば、矩形状で
且つ被エッチング材料全体を覆うレーザビーム(24)をレ
ーザ(28)より送出した例であり、エッチングの均一性、
スループットの点で有利である。(25)はサセプタであ
る。さらに、第４図は、前記レーザビーム(24)を線状ビ
ーム(30)とし、試料(32)面上で一様に走査することによ
り均一にエッチングすることを配慮したものである。
尚、(29)はサセプタ、(31)はレーザ光、(33)はレーザで
ある。以上の実施例では、エッチヤント生成を、被エッ
チング材料が置かれた真空容器内において光照射により
行なっているが、第５図に示すように、エッチヤントの
生成を、前記真空容器と真空的に連結されたエッチヤン
ト生成室(39)内で行ない、これをサセプタ(36)上の被エ
ッチング材料(37)よりも長いスリット(40)を通して被エ
ッチング材料(37)に吹きつけても同様の異方性エッチン
グが達成されることを確認した。(38)はエッチヤント、
(34)はレーザ、(35)はレーザ光である。この実施例にお
いては、エッチングの方向性は、エッチヤント生成室(3
9)よりも高真空下（１０-3〜１０-10Torr）に吹き出し
たエッチヤント(38)の運動量により得られる。この時、
第２の反応性ガス（添加ガス）の活性化のための光は、
第３図で(24)に示すような矩形状、あるいは第４図で(3
0)に示すような線状いずれの場合も有効であるが、線状
ビームの場合には、被エッチング材料全体を均一にエッ
チングするためビーム(35)とエッチヤト生成室(39)を同
期させて移動させるなどの手段が必要である。なお、エ
ッチヤントの生成は、エッチヤント生成室(39)内におい
て、光照射、放電などによる解離及び励起を伴なう周知
の方法により行われ得る。次に、第６図は、矩形状の光
照射(41)により第２の反応性ガス（添加ガス）を被エッ
チング材料状全域に導入し、エッチヤント生成領域(42)
(43)をステップアンドリピート式に順次移動させながら
エッチングした例である。以上の実施例においては、エ
ッチヤント生成領域が単独の場合について説明したが、
これらを同時に複数個設けることにより、スループット
の向上がなされる。また、第１の反応性ガスであるエッ
チヤントガス、あるいは第２の反応性ガスである添加ガ
スとしては、少なくともハロゲン元素を含むガスを用い
ることができる。この他、添加ガスとしては、ハロゲン
元素及び炭素を含むガス、炭素水素系ガス、あるいは、
酸素、水素もエッチヤントガスとの組合せにより同様の
効果を発揮することを確認した。特に、酸素の場合には
側壁の酸化効果がアンダーカットを防いでいると考えら
れる。水素の場合には、例えばエッチヤントガスとして
Cl2を用いるとHClが生成してこれが被エッチング部の側
壁に吸着してアンダーカットを防いでいると考えられ
る。
例えば、第１の反応性ガス（エッチヤントガス）とし
て、Cl2、第２の反応性ガス（添加ガス）としてＳｉ(CH
3)4を選択し、且つ、第２図の例において、光源(9)とし
てＣl2の吸収波長に感度をもつXeCl（308ｎｍ），Ｎ２
（337ｎｍ）又はXeF(350ｎｍ）エキシマレーザ、さらに
光源(18)としてF2(157nm)又はArF（193ｎｍ）エケシマ
レーザを選択することによりＣl2は前者の光を吸収して
Ｃｌラジカルを生成し、Si(CH3)4は後者の光を吸収して
Ｓｉを被エッチング材料に析出することになる。ここ
で、被エッチング材料のエッチングが望まれる面に析出
したＳｉは前者の光照射の効果（例えば、第５回ドライ
プロセスシンポジウム，電気学会，1983，関根誠、岡野
晴雄、堀池靖浩参照）とＣｌラジカルの存在によりエッ
チングされ、エッチング壁はＳｉ堆積物により保護され
て異方性形状が達成される。なお、Si(CH3)4の分解に
は、Ｈｇ増感法を用いればより効果である。
て、Cl2、第２の反応性ガス（添加ガス）としてＳｉ(CH
3)4を選択し、且つ、第２図の例において、光源(9)とし
てＣl2の吸収波長に感度をもつXeCl（308ｎｍ），Ｎ２
（337ｎｍ）又はXeF(350ｎｍ）エキシマレーザ、さらに
光源(18)としてF2(157nm)又はArF（193ｎｍ）エケシマ
レーザを選択することによりＣl2は前者の光を吸収して
Ｃｌラジカルを生成し、Si(CH3)4は後者の光を吸収して
Ｓｉを被エッチング材料に析出することになる。ここ
で、被エッチング材料のエッチングが望まれる面に析出
したＳｉは前者の光照射の効果（例えば、第５回ドライ
プロセスシンポジウム，電気学会，1983，関根誠、岡野
晴雄、堀池靖浩参照）とＣｌラジカルの存在によりエッ
チングされ、エッチング壁はＳｉ堆積物により保護され
て異方性形状が達成される。なお、Si(CH3)4の分解に
は、Ｈｇ増感法を用いればより効果である。
さらに、ＳｉをＰ型にする不純物、例えばボロン（Ｂ）
を含んだガスB2H6をSi（CH3)４とともに混入すれば、上
記側壁保護効果はさらに大きくなる（例えば、上記電気
学会論文参照）。この他、第２の反応性ガス（添加ガ
ス）として例えばSiH4，SiCl4，SiF4なども同様の効果
を有することが確認された。さらに、Al(CH3)3,WF6，WC
l6，Ｗ(CO)6，Mo(CO)6などの金属化合物の場合には、Ａ
ｌ，Ｗなどが上記Ｓｉと同様の作用を行うことにより異
方性形状が達成される。これらの添加ガスは、被エッチ
ング材料としてAl，Ｗなどと同種の金属をエッチングす
る場合に選択されることが望ましい。
を含んだガスB2H6をSi（CH3)４とともに混入すれば、上
記側壁保護効果はさらに大きくなる（例えば、上記電気
学会論文参照）。この他、第２の反応性ガス（添加ガ
ス）として例えばSiH4，SiCl4，SiF4なども同様の効果
を有することが確認された。さらに、Al(CH3)3,WF6，WC
l6，Ｗ(CO)6，Mo(CO)6などの金属化合物の場合には、Ａ
ｌ，Ｗなどが上記Ｓｉと同様の作用を行うことにより異
方性形状が達成される。これらの添加ガスは、被エッチ
ング材料としてAl，Ｗなどと同種の金属をエッチングす
る場合に選択されることが望ましい。
さらに、前記被エッチング材料としては、リン添加多結
晶シリコンに限るものではなく、タングステン、モリブ
デンなどの高融点金属やこれらの金属シリサイド化合
物、シリコン酸化膜などの絶縁物に対しても同様の効果
が認められた。なお、アルミニウム、および銅、Ｓｉな
どを含むアルミニウム化合物に対しては、前記サセプタ
を昇温することによりエッチング可能であることが確認
された。なお、前記第１及び第２の反応性ガスを励起す
る光の波長を赤外から紫外又はＸ線領域の範囲で互いに
異なる任意の値の単色光とし、又スリットの幅や長さ等
は、仕様に応じて適宜定めれば良いのは勿論のことであ
る。
晶シリコンに限るものではなく、タングステン、モリブ
デンなどの高融点金属やこれらの金属シリサイド化合
物、シリコン酸化膜などの絶縁物に対しても同様の効果
が認められた。なお、アルミニウム、および銅、Ｓｉな
どを含むアルミニウム化合物に対しては、前記サセプタ
を昇温することによりエッチング可能であることが確認
された。なお、前記第１及び第２の反応性ガスを励起す
る光の波長を赤外から紫外又はＸ線領域の範囲で互いに
異なる任意の値の単色光とし、又スリットの幅や長さ等
は、仕様に応じて適宜定めれば良いのは勿論のことであ
る。
以上説明したように、本発明によれば、何らの荷電粒子
を用いることなく下地材料に対して選択的に、且つ、異
方性のエッチングを達成することができ、無損傷のドラ
イエッチングが可能となる。
を用いることなく下地材料に対して選択的に、且つ、異
方性のエッチングを達成することができ、無損傷のドラ
イエッチングが可能となる。
第１図(a)，(b)は従来の異方性エッチングの機構を説明
するための被エッチング材料の断面図、第２図は本発明
の一実施例に係わるドライエッチング装置を示す概略構
成図、第３図〜第６図は各々本発明の変形例の要部構成
を示す説明図である。 (1)……エッチングマスク、(2)……アンダカット部、
(3)……リン添加（n+）多結晶シリコン層、(4)……シリ
コン酸化膜、(5)……単結晶シリコン基板、(6)……エッ
チング壁、(7)……再付着物、(8)……排気系、(9)(18)
(28)(33)(34)……レーザ、あるいは光源、(10)(19)……
紫外光通過窓、(11)……真空容器、(13)(26)(31)(38)(4
2)(43)……エッチヤント照射領域、(15)(23)……流量
計、(16)……ニードルバルブ、(17)……ガス導入口、(2
0)(24)(30)(35)(41)……光、(21)(27)(32)(37)……被エ
ッチング材料、(22)(25)(29)(36)……サセプタ、(39)…
…エッチヤント生成室、(40)……スリット。
するための被エッチング材料の断面図、第２図は本発明
の一実施例に係わるドライエッチング装置を示す概略構
成図、第３図〜第６図は各々本発明の変形例の要部構成
を示す説明図である。 (1)……エッチングマスク、(2)……アンダカット部、
(3)……リン添加（n+）多結晶シリコン層、(4)……シリ
コン酸化膜、(5)……単結晶シリコン基板、(6)……エッ
チング壁、(7)……再付着物、(8)……排気系、(9)(18)
(28)(33)(34)……レーザ、あるいは光源、(10)(19)……
紫外光通過窓、(11)……真空容器、(13)(26)(31)(38)(4
2)(43)……エッチヤント照射領域、(15)(23)……流量
計、(16)……ニードルバルブ、(17)……ガス導入口、(2
0)(24)(30)(35)(41)……光、(21)(27)(32)(37)……被エ
ッチング材料、(22)(25)(29)(36)……サセプタ、(39)…
…エッチヤント生成室、(40)……スリット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−130370（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−149643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−130369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−21198（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−11954（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (12)
- 【請求項１】真空容器内に耐エッチングマスクを被着し
た被エッチング材料を配置し、この被エッチング材料に
第１の反応性ガスを触れさせ、且つ該被エッチング材料
の被エッチング表面に対し第１の光を照射することによ
り、前記被エッチング材料をエッチングせしめるととも
に、第２の反応性ガスを前記真空容器内に導入し、前記
被エッチング材料の被エッチング表面に沿った方向に第
２の光を照射することにより、前記第２の反応性ガスを
活性化し前記被エッチング材料のパターンの側壁表面に
耐エッチング保護膜を形成せしめることを特徴とするド
ライエッチング方法。 - 【請求項２】前記第２の反応性ガスは前記第１の反応性
ガスと混合されて前記真空容器内に導入されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング
方法。 - 【請求項３】前記第１の光は、前記被エッチング材料の
被エッチング表面に対し垂直に照射されるものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッ
チング方法。 - 【請求項４】前記第１の光は、少なくとも活性化した前
記第１もしくは第２の反応性ガスと前記被エッチング材
料間の反応で形成される不揮発性の物質を分解するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のド
ライエッチング方法。 - 【請求項５】前記第１の光を前記被エッチング材料の被
エッチング表面に対して垂直方向に集光させ、集光領域
と前記被エッチング材料とを相対的に移動させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項６】前記集光領域は複数個設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のドライエッチ
ング方法。 - 【請求項７】前記第２の光を前記被エッチング材料の長
径より大きく集光させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のドライエッチング方法。 - 【請求項８】前記第１もしくは第２の反応性ガスは、少
なくともハロゲン元素を含むガスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング方法。 - 【請求項９】前記第２の反応性ガスは、少なくとも炭化
水素系、水素もしくは酸素ガスであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング方法。 - 【請求項１０】前記第１及び第２の光の波長は、紫外又
はＸ線領域の範囲にあり互いに波長を異にすることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング
方法。 - 【請求項１１】前記第１及び第２の光は単色光であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッ
チング方法。 - 【請求項１２】前記被エッチング材料を、昇温可能に設
定したサセプタに載置することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58094824A JPH0622212B2 (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | ドライエッチング方法 |
| US06/613,214 US4529475A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-23 | Dry etching apparatus and method using reactive gases |
| EP84106204A EP0127188B1 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-30 | Dry etching apparatus and method using reactive gas |
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