JPS5813624B2 - Ion etching method - Google Patents
Ion etching methodInfo
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- JPS5813624B2 JPS5813624B2 JP1417178A JP1417178A JPS5813624B2 JP S5813624 B2 JPS5813624 B2 JP S5813624B2 JP 1417178 A JP1417178 A JP 1417178A JP 1417178 A JP1417178 A JP 1417178A JP S5813624 B2 JPS5813624 B2 JP S5813624B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、反応性ガスをイオン化して加速し、シリコン
、あるいはその他高融点金属等の薄膜上の酸化シリコン
膜をエッチングするイオンエッチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion etching method for etching a silicon oxide film on a thin film of silicon or other high melting point metal by ionizing and accelerating a reactive gas.
近年集積回路等の製造におけるエッチング工程では、従
来の化学薬品を用いたウエットエッチングに代えて反応
性ガスプラズマを用いたドライエッチングが用いられつ
つある。In recent years, dry etching using reactive gas plasma has been used in place of conventional wet etching using chemicals in the etching process for manufacturing integrated circuits and the like.
ガスプラズマを用いたドライエッチングには、いわゆる
プラズマエッチングの他、スパツタエッチング、イオン
エッチング等の種類がある。Dry etching using gas plasma includes various types such as so-called plasma etching, sputter etching, and ion etching.
プラズマエッチングには、通常0.1〜1 torr程
度の圧力の反応性ガス、例えばフレオンCF4を円筒管
内に導入し、これを放電解離させてガスプラズマを生起
させて、そのプラズマ中に被エッチング物を置いてエッ
チングするものである。In plasma etching, a reactive gas such as Freon CF4, usually at a pressure of about 0.1 to 1 torr, is introduced into a cylindrical tube, and the gas is dissociated by discharge to generate gas plasma, and the object to be etched is placed in the plasma. It is then etched.
このエッチングはプラズマ中の活性中性原子、例えば弗
素ラジカルと被エッチング物との化学反応によるもので
あると考えられる。This etching is thought to be caused by a chemical reaction between active neutral atoms in the plasma, such as fluorine radicals, and the object to be etched.
このような方法によれば、従来のウエットエッチングに
比べて、エッチング工程の簡略化、パターン寸法精度の
向上、無公害化等の点ですぐれている。This method is superior to conventional wet etching in terms of simplifying the etching process, improving pattern dimensional accuracy, and being pollution-free.
その反面プラズマエッチング法は本来化学反応によるも
のなので従来溶液法で生じる被エッチング物のマスク下
のアンダーカットがプラズマ、エッチング法においても
避けられない欠点がある。On the other hand, since the plasma etching method is originally based on a chemical reaction, there is an unavoidable drawback in the plasma etching method, such as undercutting under the mask of the object to be etched, which occurs in the conventional solution method.
即ち、プラズマエッチングでは円筒管内に導入される反
応性ガスの圧力が0.1〜1 torr程度と高く、反
応種の平均自由行程が短く(10〜100μm程度)、
それ故第1図に示すような等方性エッチングになる。That is, in plasma etching, the pressure of the reactive gas introduced into the cylindrical tube is high, about 0.1 to 1 torr, and the mean free path of the reactive species is short (about 10 to 100 μm).
This results in isotropic etching as shown in FIG.
ただし第1図において、被エッチング物1は、酸化シリ
コン層2上に多結晶シリコン( poly−S i )
層3を設けたものである。However, in FIG. 1, the object to be etched 1 is made of polycrystalline silicon (poly-Si) on the silicon oxide layer 2.
Layer 3 is provided.
多結晶シリコン層3上にはマスクとなるフォト・レジス
トが設けられており、プラズマエッチングを行なうと多
結晶シリコン層3は等方的にエッチングされ、図に示す
ようにフォト・レジスト4の下部が削り取られてしまう
。A photoresist serving as a mask is provided on the polycrystalline silicon layer 3, and when plasma etching is performed, the polycrystalline silicon layer 3 is etched isotropically, and the lower part of the photoresist 4 is etched as shown in the figure. It gets scraped off.
このようなアンダーカットが生じる為、プラズマエッチ
ング方法では高々4μm程度のパターンしか作ることが
できず、集積回路の超微細化には不向きである。Due to the occurrence of such undercuts, plasma etching methods can only form patterns of about 4 μm at most, and are unsuitable for ultra-fine integrated circuits.
また反応性ガスの種類に依らずシリコン層の方が酸化シ
リコンSiO、層より速くエッチングされ、例えば集積
回路の製作上重要なコレタクト・ホールのエッチングの
ため酸化シリコン層の方を速くエッチングするような用
途には用いることができない難点がある。Also, regardless of the type of reactive gas, a silicon layer is etched faster than a silicon oxide layer (SiO). There is a drawback that it cannot be used for any purpose.
一方、スパツタエッチングは、反応室内に設けられた対
向電極に高周波電圧を印加し、10〜10 torr程
度の圧力に保たれた被イオン化ガス、例えばC2F6、
C3F8等に放電を起こさせ、発生したプラズマ中のイ
オンを陰極電極として用いている被エッチング物に加速
衝突させエッチングするものである。On the other hand, in sputter etching, a high frequency voltage is applied to a counter electrode provided in a reaction chamber, and a gas to be ionized, such as C2F6,
Etching is performed by causing a discharge in C3F8 or the like, and causing ions in the generated plasma to accelerate and collide with the object to be etched, which is used as a cathode electrode.
第2図はこの様子を示すもので、被エッチング物5はシ
リコン層6上に酸化シリコン層7を設けたものである。FIG. 2 shows this state, and the object to be etched 5 has a silicon oxide layer 7 provided on a silicon layer 6.
この酸化シリコン層7上にはさらにマスクであるフォト
・レジスト8が設けられており、上記イオンの衝突によ
り酸化シリコン層7は垂直方向にカツトされる。A photoresist 8 serving as a mask is further provided on this silicon oxide layer 7, and the silicon oxide layer 7 is vertically cut by the collision of the ions.
従って、前述したプラズマエッチング方法のようなマス
ク下のアンダーカットは生じない。Therefore, undercutting under the mask does not occur as in the plasma etching method described above.
ところが、この方法ではプラズマからの輻射熱によって
被エッチング物5が相当高い温度例えば200℃程度ま
で上昇し、その為フォト・レジスト8、例えば OFP
R,OMR83(東京応化製商品名)等までも相当速く
エッチングされてしまい、フォト・レジスト8が後退し
てしまう。However, in this method, the temperature of the object to be etched 5 rises to a considerably high temperature, for example, about 200° C., due to radiant heat from the plasma, and as a result, the photoresist 8, for example, OFP
Even R, OMR83 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.), etc., are etched quite quickly, and the photoresist 8 is retreated.
結局マスク下のアンダーカットは避けられても、パター
ンの寸法精度はプラズマエッチングと大差がないものに
なつてしまう。In the end, even if undercuts under the mask can be avoided, the dimensional accuracy of the pattern will not be much different from plasma etching.
次にイオンエツチンクは、10torr以下の圧力の被
イオン化ガス、通常アルゴンArを放電室内で放電解離
し、発生したプラズマ中のイオンをグリッドで加速し放
電室とは分離した試料室に置かれた被エッチング物に衝
突させてエッチングするものである。Next, in the ion etching system, an ionized gas, usually argon, is dissociated in a discharge chamber at a pressure of 10 torr or less, and the ions in the generated plasma are accelerated with a grid and placed in a sample chamber separate from the discharge chamber. Etching is performed by colliding with the object to be etched.
このような方法によれば、試料がプラズマから離れてい
るので温度上昇が少なくレジストのエッチング速度が低
くいので好都合であるが被エッチング物質のエッチング
速度はどの物質でも余り変らず選択性が極めて少く集積
回路の製作には不向きである。According to this method, since the sample is away from the plasma, the temperature rise is small and the etching rate of the resist is low, which is convenient, but the etching rate of the material to be etched does not change much depending on the material, and the selectivity is extremely low. It is unsuitable for manufacturing integrated circuits.
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、反応性
ガスとしてハロゲンを含み多価の炭素原子を含むガスを
用い、このガスを放電室内で放電解離し、生成したイオ
ンを被エッチング物に当てることにより、被エッチング
物を選択的に加工精度良くエッチングできるようにした
イオンエッチング方法を提供するものである。The present invention was developed in view of these circumstances, and uses a gas containing halogen and polyvalent carbon atoms as a reactive gas, dissociates this gas by discharge in a discharge chamber, and directs the generated ions to the object to be etched. The object of the present invention is to provide an ion etching method that enables selective etching of an object to be etched with high processing accuracy by applying ion ions to the object.
以下本発明を図面を参照しながら具体的に説明する。The present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
先ず本発明方法に使用する装置の一例として、Kauf
mann型(電子衝撃型)イオン源装置を第3図を参照
して説明する。First, as an example of the apparatus used in the method of the present invention, the Kauf
A Mann type (electron impact type) ion source device will be explained with reference to FIG.
図においてイオンエッチング装置の容器10は、大きく
分けて放電室11とエッチング室12で構成されている
。In the figure, a container 10 of an ion etching apparatus is roughly divided into a discharge chamber 11 and an etching chamber 12.
放電室11には反応性ガスの導入口13が設けられ、エ
ッチング室12には真空排気口14が設けられている。The discharge chamber 11 is provided with a reactive gas inlet 13, and the etching chamber 12 is provided with a vacuum exhaust port 14.
放電室11内にはフィラメント陰極15が配置されてお
り、陽極である放電室11壁との間に交流電源16から
電圧を印加することにより放電室11内に放電を生起さ
せるようになっている。A filament cathode 15 is disposed within the discharge chamber 11, and by applying a voltage from an AC power source 16 between the anode and the wall of the discharge chamber 11, a discharge is caused within the discharge chamber 11. .
放電室11の開口部17とエッチング室12の開口部1
8間には多数の透孔が穿設された3個の電極20〜22
が設けられ、さらにそれら電極20〜22相互間に環状
の絶縁部材23〜25を介在させて気密を保つ如くに構
成されている。Opening 17 of discharge chamber 11 and opening 1 of etching chamber 12
Three electrodes 20 to 22 with a large number of holes between them.
Further, annular insulating members 23 to 25 are interposed between the electrodes 20 to 22 to maintain airtightness.
このようにして放電室11とエッチング室12は連通さ
れている。In this way, the discharge chamber 11 and the etching chamber 12 are communicated with each other.
3個の電極23〜25の内、電極23は正の高電位に保
持されるグリッド、電極24は放電室11から出ようと
する電子を逆戻りさせるために負の電位に保持させる電
子サプレツサ、また電極25は零電位を保持されるグリ
ッドである。Of the three electrodes 23 to 25, electrode 23 is a grid held at a positive high potential, electrode 24 is an electron suppressor held at a negative potential in order to reverse the electrons trying to exit from the discharge chamber 11, and Electrode 25 is a grid held at zero potential.
一方、エッチング室12内には、被エッチング物27を
保持するための保持機構28が設けられている。On the other hand, a holding mechanism 28 for holding the object 27 to be etched is provided in the etching chamber 12 .
保持機構28はエッチング室12内壁に固定されかつ図
示しないが内部に冷却水の通路が設けられている。The holding mechanism 28 is fixed to the inner wall of the etching chamber 12, and has a cooling water passage provided therein (not shown).
保持機構28とグリッド電極25の間の空間には中和用
フィラメント30及びイオンシャッター31が配設され
ている。A neutralizing filament 30 and an ion shutter 31 are arranged in the space between the holding mechanism 28 and the grid electrode 25.
中和用フィラメント30は電流を通流されて熱せられ、
熱電子を放出するものである。The neutralizing filament 30 is heated by passing an electric current through it,
It emits thermoelectrons.
イオンシャッター31は屈曲形成された棒状のタングス
テン部材であり、エッチング室12内部から容器10外
に導出されている。The ion shutter 31 is a bent rod-shaped tungsten member, and is led out from the inside of the etching chamber 12 to the outside of the container 10.
そしてイオンをさえぎる作用をすると同時に、イオンの
電流密度を測定するモニターの役割を果すものである。It has the effect of blocking ions and, at the same time, plays the role of a monitor that measures the current density of ions.
尚、35はイオン集束用マグネットである。Note that 35 is an ion focusing magnet.
このような装置に於いて、先ず排気口14から拡散ポン
プ等により容器10内全体を10 torr台の圧力
に真空排気した後、導入口13より反応性ガス40を放
電室11内に導入し、圧力をI×IO torr程度に
上昇させる。In such an apparatus, first, the entire inside of the container 10 is evacuated to a pressure of about 10 torr through the exhaust port 14 using a diffusion pump or the like, and then the reactive gas 40 is introduced into the discharge chamber 11 through the inlet 13. Increase the pressure to approximately I×IO torr.
そして放電室11及び陰極15間に交流電圧を印加し、
マグネット35に交流電流を流すと放電室11内で放電
プラズマが生起する。Then, an AC voltage is applied between the discharge chamber 11 and the cathode 15,
When an alternating current is passed through the magnet 35, discharge plasma is generated within the discharge chamber 11.
このプラズマ中のイオンは、高電圧グリッド電極20と
アースグリッド電極22間の電圧により加速されエッチ
ング室12内へ引き出される。Ions in this plasma are accelerated by the voltage between the high voltage grid electrode 20 and the earth grid electrode 22 and drawn into the etching chamber 12.
このイオン流中の電子は電子サプレツサ電極21により
、放電室11内へはね返えされる。Electrons in this ion flow are reflected into the discharge chamber 11 by the electron suppressor electrode 21.
こうして加速されたイオンの一部は中和用フィラメント
30からの熱電子により中和されて中性原子化される。A part of the ions accelerated in this way are neutralized by thermionic electrons from the neutralizing filament 30 and become neutral atoms.
そしてイオン流は被エッチング物27に衝突してエッチ
ングが行なわれる。The ion flow then collides with the object to be etched 27 to perform etching.
尚、電子サブレッサー電極21を、アースグリツド電極
22と中和用フィラメント30との間に配置しても上述
した装置と同様な動作を行なわせることが可能である。Incidentally, even if the electronic subpressor electrode 21 is placed between the earth grid electrode 22 and the neutralizing filament 30, it is possible to perform the same operation as the above-described device.
ここで反応性ガスとしてCF4ガスとC3F8ガスを使
用し又比較の為従来用いられているアルゴンArを使用
してそれぞれにより酸化シリコンSiO2及び多結晶シ
リコン(poly−Si)をエッチングする場合に、グ
リッド電極20.21間の電圧、即ちイオンの加速電圧
を変化させてエッチング速度を測定した。Here, CF4 gas and C3F8 gas are used as reactive gases, and for comparison, conventionally used argon (Ar) is used to etch silicon oxide SiO2 and polycrystalline silicon (poly-Si). The etching rate was measured by changing the voltage between the electrodes 20 and 21, that is, the ion acceleration voltage.
その結果第4図に示すような効果が得られた。As a result, effects as shown in FIG. 4 were obtained.
図中実線で示した曲線がシリコンをエッチングした場合
で、破線で示した曲線がSiO2をエッチングした場合
である。The curve shown by the solid line in the figure is the case when silicon is etched, and the curve shown by the broken line is the case when SiO2 is etched.
この結果より明らかなように、アルゴンガスの場合、加
速電圧の増加に対し酸化シリコンと多結晶シリコンのエ
ッチング速度は除々に増すが、酸化シリコンと多結晶シ
リコンのエッチング選択性も低い。As is clear from this result, in the case of argon gas, the etching rate of silicon oxide and polycrystalline silicon gradually increases as the accelerating voltage increases, but the etching selectivity of silicon oxide and polycrystalline silicon is also low.
しかしCF4ガスの場合、加速電圧増加に対し酸化シリ
コンのエッチング速度は直線的に増加し、しかもアルゴ
ンガスの場合より高い。However, in the case of CF4 gas, the etching rate of silicon oxide increases linearly with increasing acceleration voltage, and is higher than in the case of argon gas.
一方多結晶シリコンでは加速電圧600■迄はエッチン
グ速変が極めて低く、しかしそれ以上では急激に増大し
加速電圧900■以上では酸化シリコンのエッチング速
度を上回る。On the other hand, for polycrystalline silicon, the etching rate change is extremely low up to an acceleration voltage of 600 mm, but increases rapidly above that, and exceeds the etching rate of silicon oxide at an accelerating voltage of 900 mm or higher.
更にC3F8ガスの場合、酸化シリコンのエッチング速
度は少しずつ増大し、しかも多結晶シリコンのエッチン
グの立上りはCF4ガスの場合より高いほぼ1100V
の加速電圧で生じる。Furthermore, in the case of C3F8 gas, the etching rate of silicon oxide increases little by little, and the rise in etching of polycrystalline silicon is approximately 1100 V, which is higher than in the case of CF4 gas.
occurs at an accelerating voltage of
加速電圧600■附近では、CF4ガスの酸化シリコン
と多結晶シリコンエッチング速度の比は3〜4倍程であ
るのに対し、03F8ガスの場合、7〜8倍程度に達す
る。At an accelerating voltage of around 600 cm, the ratio of silicon oxide etching rate to polycrystalline silicon etching rate with CF4 gas is about 3 to 4 times, whereas in the case of 03F8 gas, it reaches about 7 to 8 times.
このようなC−F結合を有するガスを用いた場合、選択
性がすぐれる理由は、C−F結合を有するガスの放電に
よりシリコン上に炭素が吸着し、低エネルギーではこの
炭素層をイオンが突き抜け難くいのに対し、酸化シリコ
ン上ではエッチングにより酸素が生じCOを生成し常に
酸化シリコン表面が露出する故に酸化シリコンのエッチ
ング速度が多結晶シリコンのエッチング速度を上回るた
めと推定される。The reason why the selectivity is excellent when using a gas having such a C-F bond is that carbon is adsorbed on silicon due to the discharge of the gas having a C-F bond, and at low energy, this carbon layer is ionized. It is presumed that this is because the etching rate of silicon oxide exceeds the etching rate of polycrystalline silicon because it is difficult to penetrate, but on silicon oxide, oxygen is generated and CO is generated during etching, and the silicon oxide surface is constantly exposed.
以上の測定結果から、多価の炭素原子と多価のフッ素原
子を含むガスを用いた場合、酸化シリコンのエッチング
速度が高まるばかりでなく多結晶シリコンに対し選択比
が向上する。From the above measurement results, when a gas containing polyvalent carbon atoms and polyvalent fluorine atoms is used, not only the etching rate of silicon oxide increases, but also the selectivity with respect to polycrystalline silicon improves.
尚、C3F8の他に、C2F6やC4F8等のガスも同
様に選択比がすぐれ、例えばC4F8の場合、加速電圧
600■附近で12〜15倍もの選択比に達することが
確認された。In addition to C3F8, gases such as C2F6 and C4F8 have similarly excellent selectivity; for example, in the case of C4F8, it has been confirmed that a selectivity of 12 to 15 times can be reached at an accelerating voltage of around 600 cm.
これらの実験では多結晶シリコンと単結晶シリコンのエ
ッチング速度は同じ程度であった。In these experiments, the etching rates of polycrystalline silicon and single crystal silicon were about the same.
次にC3F8ガスとアルゴンガスを用いた場合における
、マスクとなるフォト・レジストのエッチング特性を第
5図に示す。Next, FIG. 5 shows the etching characteristics of a photoresist serving as a mask when C3F8 gas and argon gas are used.
使用したフォト・レジストはネガ型のOMR−83(東
京応化製)である。The photoresist used was negative type OMR-83 (manufactured by Tokyo Ohka).
破線は酸化シリコン上のレジストのエッチング速度実線
はpoly−Si上のレジストのエッチング速度である
。The broken line is the etching rate of the resist on silicon oxide, and the solid line is the etching rate of the resist on poly-Si.
SiO 2上のレジストのエッチング速度が一般的に高
いのはSiO2のエッチング時に酸素が放出されその酸
素がレジストのエッチングを増倍されるものと考えられ
る。The reason why the etching rate of resist on SiO 2 is generally high is considered to be that oxygen is released during etching of SiO 2 and the oxygen multiplies the etching of the resist.
その場合でもC3F8ガスを用いた方がArガスの場合
よりレジストのエッチング速度が低く、図示しなかった
が、CF4ガスを用いた場合はちょうどArガスを用い
た場合とC3F8ガスを用いた場合の中間の値になる。Even in that case, the resist etching rate is lower when C3F8 gas is used than when Ar gas is used, and although not shown, when CF4 gas is used, it is just as good as when Ar gas is used and when C3F8 gas is used. It will be an intermediate value.
従って炭素原子とフッ素原子量の多いガスを用いた方が
、アルゴンやCF4ガスを用いた場合に較べレジストの
エッチングも減少し、それだけ、パターンの精度を向上
させるのに有利であることが理解できる。Therefore, it can be understood that using a gas containing a large amount of carbon atoms and fluorine atoms reduces etching of the resist compared to using argon or CF4 gas, and is thus more advantageous in improving pattern accuracy.
例えば300■の加速電圧で、ポジレジストを使用して
C2F6ガスを用いて実験した所幅0.25μm、高さ
1μmでマスク下のアンダーカットの無いシャープな酸
化シリコン膜のエッチングを行なうことができた。For example, at an accelerating voltage of 300μ, a sharp silicon oxide film with a width of 0.25 μm and a height of 1 μm without undercuts under the mask can be etched using positive resist using C2F6 gas. Ta.
ところで第4図に示したように酸化シリコンのエッチン
グ速度は、加速電圧600ボルト程度では約400〜5
00人と余り大きくない。By the way, as shown in Fig. 4, the etching rate of silicon oxide is approximately 400 to 500 volts at an accelerating voltage of about 600 volts.
It's not too big with 00 people.
集積回路の製造工程では1μmの厚さのSiO2膜が一
般的に用いられており、この程度のエッチング速度では
実際の製造ラインでは用いることが困難である。In the manufacturing process of integrated circuits, a SiO2 film with a thickness of 1 μm is generally used, and at this level of etching rate, it is difficult to use it in an actual manufacturing line.
一方、加速電圧600ボルト以上では酸化シリコンのエ
ッチング速度が増加するが、それと共にレジストのエッ
チングも急激に増し実際上このような加速電圧を用いる
ことは困難である。On the other hand, at an accelerating voltage of 600 volts or more, the etching rate of silicon oxide increases, but at the same time, the etching of the resist also increases rapidly, making it difficult to use such an accelerating voltage in practice.
そこで酸化シリコンのエッチングを有効に行なうにはイ
オン電流を大きくし、しかも加速電圧を低くする必要が
ある。Therefore, in order to effectively etch silicon oxide, it is necessary to increase the ion current and lower the acceleration voltage.
この目的のために、第7図に示すような減速機構を備え
たエッチング装置を用いればよい。For this purpose, an etching apparatus equipped with a speed reduction mechanism as shown in FIG. 7 may be used.
この装置の基本的原理はイオン銃で作られたイオンを引
き出すと共に引き出しに要した電圧とほぼ同じ程度逆の
極性を持った電圧をイオンに加えることにあり、つまり
一旦イオンを加速した後減速するものである。The basic principle of this device is to extract the ions produced by the ion gun and apply a voltage to the ions with approximately the same polarity and opposite polarity as the voltage required to extract them.In other words, the ions are accelerated once and then decelerated. It is something.
図において、装置本体100は、大きく分けて2つの室
101,102から構成されている。In the figure, the main body 100 of the apparatus is roughly divided into two chambers 101 and 102.
一方の室101はエッチング室であり、この室を形成す
る円筒状容器103の下端には拡散ポンプ等に接続され
る排気口104が設けられている。One chamber 101 is an etching chamber, and an exhaust port 104 connected to a diffusion pump or the like is provided at the lower end of a cylindrical container 103 forming this chamber.
また容器103の側壁にはのぞき窓105が設けられて
おり、室101内に配置される被エッチング物106の
エッチング状態を観察できるようになっている。Further, a viewing window 105 is provided on the side wall of the container 103 so that the etching state of the object to be etched 106 placed in the chamber 101 can be observed.
被エッチング物106を載置する試料台107は、内部
に図示しない水路が設けられており、水されている。A sample stage 107 on which the object to be etched 106 is placed is provided with a water channel (not shown) inside and is filled with water.
また、試料、台107は、室101外部の駆動機構10
8により水平方向に自転されるとともに公転される。In addition, the sample and stand 107 are connected to a drive mechanism 10 outside the chamber 101.
8, it is rotated in the horizontal direction and also revolved.
一方室102は、円筒状容器103の上方開口端上に環
状電極109〜113及び蓋状電極114と円筒状スペ
ーサ115〜119を交互に積層し、電極109〜11
4に設けた孔に支持用ロツド1 20 , 1 21を
挿通して一体化して構成されている。On the other hand, the chamber 102 has annular electrodes 109 to 113 and a lid electrode 114 and cylindrical spacers 115 to 119 alternately stacked on the upper open end of the cylindrical container 103.
The support rods 120 and 121 are inserted into holes provided in the support rods 4 and integrated.
蓋状電極114の内壁には絶縁部材122を介して筒状
電極123が固定されており、これら電極114,12
3で囲まれた空間が放電室124になっており、PIG
型電子銃を構成している。A cylindrical electrode 123 is fixed to the inner wall of the lid-shaped electrode 114 via an insulating member 122, and these electrodes 114, 12
The space surrounded by 3 is the discharge chamber 124, and the PIG
It constitutes a type electron gun.
放電室124内にはガス導入管125を通して反応性ガ
ス、例えば03F8ガスが導入される。A reactive gas, for example, 03F8 gas, is introduced into the discharge chamber 124 through a gas introduction pipe 125.
電極114を陽極、電極123を陰極として高電圧を印
加すると反応性ガスは放電解離してイオン化する。When a high voltage is applied using the electrode 114 as an anode and the electrode 123 as a cathode, the reactive gas is dissociated by discharge and ionized.
尚、126はステンレス鋼のコールドトラップである生
じたイオンは引き出し電極130により引出され加速さ
れる。Note that 126 is a stainless steel cold trap. The generated ions are extracted and accelerated by an extraction electrode 130.
引出し電圧は25KV程度とした。The extraction voltage was approximately 25 KV.
電極131,132は、マインツエル・レンズと呼ばれ
ているもので、イオン流を収束させる作用をする。The electrodes 131 and 132 are called Mainzel lenses, and function to converge the ion flow.
電極133〜135は減速用電極であり、イオンを減速
させる。Electrodes 133 to 135 are deceleration electrodes and decelerate ions.
このようにしてイオンは最終的に200V程度で加速さ
れ、被エッチング物106に照射される。In this way, the ions are finally accelerated to about 200V and irradiated onto the object to be etched 106.
このとき装置100内の真空度はI× 1 0 to
rr程度であった。At this time, the degree of vacuum inside the device 100 is I× 10 to
It was about rr.
このようにしてエッチングした場合、レジストのエッチ
ング速度は100Å/分程度と低く、又酸化シリコンの
エッチング速度は1500Å/分程度に達し、実用上十
分な結果が得られた。When etched in this manner, the etching rate of the resist was as low as about 100 Å/min, and the etching rate of silicon oxide reached about 1500 Å/min, which was sufficient for practical use.
酸化シリコン層のエッチング速度は多結晶シリコン層の
エッチング速度の7〜8倍程度であった。The etching rate of the silicon oxide layer was about 7 to 8 times the etching rate of the polycrystalline silicon layer.
次に03F8ガスに代えて、ガス導入管125よりCF
4ガスとC2H2やC2H4等の炭素を含むガスの混合
ガスを導入しエッチングを行なった。Next, instead of the 03F8 gas, CF is added from the gas introduction pipe 125.
Etching was performed by introducing a mixed gas of 4 gas and a gas containing carbon such as C2H2 or C2H4.
この場合、酸化シリコン層のエッチング速度は、多結晶
シリコン層のエッチング速度の30倍にも達した。In this case, the etching rate of the silicon oxide layer reached 30 times the etching rate of the polycrystalline silicon layer.
以上述べたイオン・エッチング装置のイオン源は、カウ
フマン型及びPIG型であるが、これに限らずデュオプ
ラズマ型、フリーマン型、又これらの混合型でもよく、
更にエレクトロン・サイクトロン共鳴を用いたマイクロ
波イオン源でも良い。The ion source of the ion etching apparatus described above is the Kaufman type and the PIG type, but is not limited to these, and may be a duo plasma type, a Freeman type, or a mixed type thereof.
Furthermore, a microwave ion source using electron cyclotron resonance may be used.
又上述した実験に用いた酸化シリコン膜の基盤となった
多結晶シリコン膜を単結晶シリコンや他にタングステン
・モリブデン・ニオビウム等の耐熱性高融点金属で置き
換えても同様な結果が得られた。Similar results were also obtained when the polycrystalline silicon film that served as the base of the silicon oxide film used in the above experiment was replaced with single crystal silicon or other heat-resistant high-melting point metals such as tungsten, molybdenum, and niobium.
そして、反応性ガスとしてC3F8のみならずC4F8
を使用した場合でも十分なエッチング選択比を得ること
ができた。And, as a reactive gas, not only C3F8 but also C4F8
It was possible to obtain sufficient etching selectivity even when using .
又、酸化シリコン膜をアルミナ(M203)のような酸
化物に置き換えた場合でも、塩素を含むガス、例えば塩
素ガスにc2H2ガスを加えることによって選択的にア
ルミナ層をエッチングすることが可能になった。Furthermore, even when the silicon oxide film is replaced with an oxide such as alumina (M203), it is now possible to selectively etch the alumina layer by adding c2H2 gas to a gas containing chlorine, such as chlorine gas. .
以上詳細に説明したように、この発明によれば単結晶シ
リコンや多結晶シリコンあるいはタングステン・モリブ
デン・ニオビウム等の耐熱性金属上の酸化膜を前者より
はるかに大きい速度で選択的にエッチングすることが可
能である。As explained in detail above, according to the present invention, it is possible to selectively etch oxide films on single crystal silicon, polycrystalline silicon, or heat-resistant metals such as tungsten, molybdenum, and niobium at a much higher rate than the former. It is possible.
第1図はプラズマエッチング装置を用いた多結晶シリコ
ン膜のエッチングの様子を示す断面図、第2図は、平行
板型のスパツタエッチング装置を、用いた酸化シリコン
膜のエッチングの様子を示す断面図、第3図及び第6図
は本発明方法に使用する装置の一例を示す縦断面図、第
4図は反応性ガスとして、アルゴン、CF4及び03F
8を用いてそれぞれについて酸化シリコン及び多結晶シ
リコンをエッチングする場合のイオン加速電圧とエッチ
ング速度の関係を示す特性図、第5図は反応性ガスとし
てアルゴン及びC3F8を用いて酸化シリコン及び多結
晶シリコンをエッチングする場合のイオン加速電圧とマ
スクとなるフォト・レジストのエッチング速度の関係を
示す特性図である。
11,124・・・放電室、12,101・・・エッチ
ング室、27,106・・・被エッチング物。Figure 1 is a cross-sectional view showing how a polycrystalline silicon film is etched using a plasma etching device, and Figure 2 is a cross-sectional view showing how a silicon oxide film is etched using a parallel plate sputter etching device. Figures 3 and 6 are vertical cross-sectional views showing an example of the apparatus used in the method of the present invention, and Figure 4 shows reactive gases such as argon, CF4, and 03F.
Figure 5 is a characteristic diagram showing the relationship between ion acceleration voltage and etching rate when silicon oxide and polycrystalline silicon are etched using argon and C3F8 as reactive gases. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the ion acceleration voltage and the etching rate of a photoresist serving as a mask when etching the photoresist. 11,124...Discharge chamber, 12,101...Etching chamber, 27,106...Object to be etched.
Claims (1)
反応性ガスをイオン化し、このイオン化されたイオンを
酸化物で形成される第1の層とシリコンもしくは高融点
金属で形成される第2の層で構成される積層物からなる
被エッチング物に、600ボルト以下の加速電圧で照射
して、前記被エッチング物をエッチングすることを特徴
とするイオンエッチング方法。 2 反応性ガスとして、多価のハロゲン原子と結合した
多価の炭素を含むガスを用いたことを特徴とする前記特
許請求の範囲第1項に記載したイオンエッチング方法。 3 酸化物が酸化シリコンであることを特徴とする上記
特許請求の範囲第1項に記載したイオンエッチング方法
。 4 引出し加速されたイオンを被エッチング物に照射す
る前に減速することを特徴とする上記特許請求の範囲第
1項に記載したイオンエッチング方法。[Claims] 1. A reactive gas containing at least halogen atoms and polyvalent element atoms is ionized, and the ionized ions are formed with a first layer formed of an oxide and silicon or a high melting point metal. An ion etching method characterized in that the object to be etched is etched by irradiating the object to be etched, which is a laminate made up of a second layer, with an accelerating voltage of 600 volts or less. 2. The ion etching method according to claim 1, wherein a gas containing polyvalent carbon bonded to polyvalent halogen atoms is used as the reactive gas. 3. The ion etching method according to claim 1, wherein the oxide is silicon oxide. 4. The ion etching method according to claim 1, characterized in that the extracted and accelerated ions are decelerated before being irradiated onto the object to be etched.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1417178A JPS5813624B2 (en) | 1978-02-13 | 1978-02-13 | Ion etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1417178A JPS5813624B2 (en) | 1978-02-13 | 1978-02-13 | Ion etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54107840A JPS54107840A (en) | 1979-08-24 |
| JPS5813624B2 true JPS5813624B2 (en) | 1983-03-15 |
Family
ID=11853687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1417178A Expired JPS5813624B2 (en) | 1978-02-13 | 1978-02-13 | Ion etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5813624B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100439A1 (en) | 2004-03-16 | 2005-10-27 | Societe De Conseils De Recherches Et D'applications Scientifiques (S.C.R.A.S.) | Use of a catalytic system for lactide and glycolide (co)oligomerization |
-
1978
- 1978-02-13 JP JP1417178A patent/JPS5813624B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100439A1 (en) | 2004-03-16 | 2005-10-27 | Societe De Conseils De Recherches Et D'applications Scientifiques (S.C.R.A.S.) | Use of a catalytic system for lactide and glycolide (co)oligomerization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54107840A (en) | 1979-08-24 |
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