JPS6289882A - 気相エツチング方法 - Google Patents
気相エツチング方法Info
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- JPS6289882A JPS6289882A JP22808185A JP22808185A JPS6289882A JP S6289882 A JPS6289882 A JP S6289882A JP 22808185 A JP22808185 A JP 22808185A JP 22808185 A JP22808185 A JP 22808185A JP S6289882 A JPS6289882 A JP S6289882A
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- JP
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- gas
- etching
- substrate
- cyclotron resonance
- reactive gas
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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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
ｒ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ンチング法（グロー放電
エツチング法）が知られている。
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ンチング法（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工。
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。
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
には不充分であった。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ったく
不可能であった。
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
には不充分であった。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ったく
不可能であった。
ｒ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。
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
なっ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。
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
なっ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。
ｒ作用Ｊ
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。
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っても励起した反
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。
用いた。しかし高周波グロー放電であっても励起した反
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。しかしヘリューム、ネオン、クリプ
トンを用いてもよい。
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。しかしヘリューム、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゜Ｃ
Ｆ２１１□、ＣＦＨ＊、Ｃｈｌｌ、ＣＣｌ４．弗化窒素
（ＮＦ３．Ｎ２Ｆ、）、弗化水素（）ＩＦ）、弗素（ｐ
ｚ）、塩化水素（ＩＩＣＩ）、塩素（ＣＩ□）またはこ
れらにキャ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。
Ｆ２１１□、ＣＦＨ＊、Ｃｈｌｌ、ＣＣｌ４．弗化窒素
（ＮＦ３．Ｎ２Ｆ、）、弗化水素（）ＩＦ）、弗素（ｐ
ｚ）、塩化水素（ＩＩＣＩ）、塩素（ＣＩ□）またはこ
れらにキャ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、はぼ１００χ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〜３０
０℃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。
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、はぼ１００χ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〜３０
０℃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。
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Ｍ（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（ｌｏ）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。
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Ｍ（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（ｌｏ）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）。
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２．４５
Ｇｌｌｚのマイクロ波が共鳴空間（２）に供給される。
（３）によりアナライザー（４）を経て例えば２．４５
Ｇｌｌｚ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。
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ビンチン
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。
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、この電界にそって活性化した気体は飛翔し、
基板を選択的に工、チングさせることができる。
基板を選択的に工、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、かつサイクロトロ
ンをさせるため、反応空間（１）、共鳴空間（２）の圧
力を１〜１０−’ｔｏｒｒ例えば０．０３〜０．００１
ｔｏｒｒとした。この圧力は排気系（ＩＩ）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った。
ンをさせるため、反応空間（１）、共鳴空間（２）の圧
力を１〜１０−’ｔｏｒｒ例えば０．０３〜０．００１
ｔｏｒｒとした。この圧力は排気系（ＩＩ）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った。
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。
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５０ｃｃ／分で供給し
た。
体として（１８）よりアルゴンを５０ｃｃ／分で供給し
た。
加えて、ＮＦ３を（１６）より２０ｃｃ／分で供給した
。電界は自己バイヤスが加わった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、３０〜５００−の出力例えば２００讐で調整
した。磁場（５Ｌ（５’）の共鳴強度は８７５ガウスと
した。
。電界は自己バイヤスが加わった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、３０〜５００−の出力例えば２００讐で調整
した。磁場（５Ｌ（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
的にフォトレジストがコーティ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
ァ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１５人／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１５人／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
ンを切っておくと、０．３μ中深さ４μの異方性エツチ
ングを得ることができた。
的にフォトレジストがコーティ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
ァ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１５人／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１５人／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
ンを切っておくと、０．３μ中深さ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
、かわりに酸素を厚人し、このエツチング後この表面に
残っているレジストをアッシングして除去することは有
効である。
、かわりに酸素を厚人し、このエツチング後この表面に
残っているレジストをアッ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１員傷をき
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。
板上に被膜を形成するにあたり、被形成面の１員傷をき
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、発光素吊胴Ｓ、ＦＥＴ（電界効果半導体装置）、Ｓ
Ｌ素子（スーパーラティス素子）、ＨＥＭＴ素子および
超ＬＳＩに十分応用し得る。さらに、その他生導体レー
ザまたは光集積回路に対しても本発明は有効である。
置、発光素吊胴Ｓ、ＦＥＴ（電界効果半導体装置）、Ｓ
Ｌ素子（スーパーラティス素子）、ＨＥＭＴ素子および
超ＬＳＩに十分応用し得る。さらに、その他生導体レー
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ッチングを併用さ
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１００〜４００ｒ＋＋ｎ）
、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。
おいて、同時に光エネルギを加え光エッチングを併用さ
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１００〜４００ｒ＋＋ｎ）
、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、 ｌｎＰ、ＧａＮ等、またアルミニュ
ーム、珪化物金属も用い得る。
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、 ｌｎＰ、ＧａＮ等、またアルミニュ
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、例えばアモルファス半導体をＳｉのみ
ならず５ｉＧｅ＋−ｘ （０＜Ｘ＜１）、５ｉＯｚ−ｘ
（０＜Ｘ〈２）＋５ｉｘＣ＋−ｘ （０＜Ｘ＜１）、５
ｉＪ４−ｘ （０＜Ｘ＜４）に対しても有効である。
非単結晶半導体、例えばアモルファス半導体をＳｉのみ
ならず５ｉＧｅ＋−ｘ （０＜Ｘ＜１）、５ｉＯｚ−ｘ
（０＜Ｘ〈２）＋５ｉｘＣ＋−ｘ （０＜Ｘ＜１）、５
ｉＪ４−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
、サイクロトロン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。
、サイクロトロン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。
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
た気体とエッチング用反応性気体とを混合した雰囲気で
あって、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ってエッチン
グ除去を行うことを特徴とした気相エッチング方法。 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、さらにエッ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、エッチング用気体
は弗化炭素（ＣＨｎＦ＿４＿−＿ｎ ０≦ｎ＜４）、塩
化炭素（ＣＨｎＣｌ＿４＿−＿ｎ ０≦ｎ＜４）、弗化
珪素（ＳｉＦ＿４、Ｓｉ＿２Ｆ＿６等）または弗化窒素
（ＮＦ＿３、Ｎ＿２Ｆ＿４）が用いられることを特徴と
する気相エッチング方法。
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 |
|---|---|---|---|
| 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 |
| JP1282543A Division JP2564663B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 気相エッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289882A true JPS6289882A (ja) | 1987-04-24 |
| JPS6344827B2 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) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH02297931A (ja) * | 1989-10-30 | 1990-12-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相エッチング方法 |
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-
1985
- 1985-10-14 JP JP22808185A patent/JPS6289882A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6344827B2 (ja) | 1988-09-07 |
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