JPS6328993B2 - - Google Patents
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- JPS6328993B2 JPS6328993B2 JP8459080A JP8459080A JPS6328993B2 JP S6328993 B2 JPS6328993 B2 JP S6328993B2 JP 8459080 A JP8459080 A JP 8459080A JP 8459080 A JP8459080 A JP 8459080A JP S6328993 B2 JPS6328993 B2 JP S6328993B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、エツチング方法に係り、特にマスク
レスの選択エツチング方法に関する。 近年、集積回路素子のVLSI化に伴ない、その
エツチングプロセスで高いパターン変換差が求め
られていることから、従来のウエツトエツチング
法に替わつてCF4などのグロー放電を利用したド
ライエツチング法が用いられるようになつて来
た。 SiO2のエツチングにはCF4にH2を添加し、電
極材料として用いられるpoly―SiにはCF4にO2を
添加したり、或いはCBrF3やCBrF3にCl2を添加
して、さらに同じく電極配線材料であるAlには
BCl3やCCl4、或いはCCl4にCl2を添加したガスを
グロー放電させ、そのイオンを用いてエツチング
が行なわれる。 しかしながら、フオトレジストなどのエツチン
グマスクを用いる必要があり、ダスト付着など分
留り低下の原因になり、また、エツチングマスク
に予め微細なパターンンを形成しておくための露
光装置などが必要であつて、しかもサブミクロン
のパターンが要求されるようになると、それもま
すます高価なものとなり、大巾なコストアツプも
避けられない。 これに対して、最近では、J.Appl.Phys.，50
(5)，3189（1979）に示されるように、Arイオンビ
ームの照射と共にXeF2ガスを試料に吹きつける
ことにより、SiはXeF2のみ、或いはArイオンビ
ームのみの場合に比較して速くエツチングするこ
とが示された（第１図）。しかしながらエツチン
グ速度が小さく、書込み時間（スループツト）と
いう点で実用化は難しい。一方、このスループツ
トを上げる為にはArイオンビームのフラツクス
密度を上げる必要があるが、そうするとArイオ
ンによるSiの物理的スパツタが大きくなり、選択
エツチング（例えばSi上のSiO2を、Siをエツチン
グせずに除去するというエツチング）は難しいと
思われる。これに対してArイオンビームの替わ
りに電子ビームを用いることによりその問題は解
決されるが、エレクトロンはArイオンに比較し
てその質量が非常に小さいために、第３図ａで２
３に示すように、注入された電子の後方散乱によ
つてエツチング断面は逆台形状になり、加工精度
の面で新らたな問題が生じてしまう。 マスクレス加工に対しては、この他、Miiller
の電界イオン顕微鏡の原理、例えばE.W.Miiller
and T.T.Tsong，Field Ion Microscepy，
Elsevier，NeWYork（1969）を利用したイオン
源にArなどの不活性ガスを導入して電界電離さ
せ、マスクレスのイオンスパツタエツチングやイ
オンビームリングのイオンスパツタエツチングや
イオンビームリングラフイが考えられている。し
かし、不活性ガスのイオンによるエツチングは、
物理的スパツタによりエツチングが行なわれるの
で、半導体エツチングプロセスにとつて重要な選
択エツチングはスパツタ率に依らざるを得ない。 本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、か
かるイオンエツチング方法の欠点を解決すること
を目的としている。 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 断面図を示した第１図の装置に於て、陽極の突
出部５は、これをマウントしている熱良伝導性の
絶縁体２を介して液体N2１の入つたヒートシン
ク４により冷却されている。突出部５の先は円錐
形になつている。ここで、ガス導入口１２より水
素H2ガスを導入した后、陽極の突出部５近傍に
設けられた接地電位の陰極６との間に数KVの電
圧を印加すると、突出部５先端付近にH2ガスの
電界電離により生じたプロトンイオンが発生し、
そのイオンを陰極６のビーム通過部６を通して加
速電極を兼ねた電子レンズ系７で加速し、300゜K
以下の温度に制御された試料台１０上の被エツチ
ング物１４に向けて照射してその表面に結像させ
る。 本実施例においては、エツチング室１７へのガ
ス導入口１９よりCF4を導入し、被エツチング物
としてはSiO2膜２１が被着されたSi単結晶基板
２２を用いた（第３図ｂ）。 その結果、下地のSi２２はほとんどエツチング
されず、SiO2２１のみが選択的にエツチングさ
れることが判明した。これは、SiO2２１に吸着
したCF4分子にプロトンビームが照射された結
果、CF4は衝突解離され、SiO2に対して良好なエ
ツチング種として作用する励起状態のCF3分子が
生じ、このSiO2をエツチングしたものと推察さ
れる。 試料台１０を水冷パイプ１８で冷却することに
より、なかなか吸着しにくいCF4分子もSiO2に吸
着し易くなる。 第３図ｂはこのようにしてSiO2をエツチング
したときの断面形状を示したもので、同図ａに示
した電子ビームを用いた場合と異なつて電子ビー
ムの場合のような後方散乱の影響は、はるかに少
なく、ほぼ垂直なエツチング壁をもつた断面が得
られた。しかも、Ar，He，Ne等の不活性ガス
に比較してH2の場合には被エツチング物への物
理的スパツタ効果が極めて小さいので、選択性も
良い。イオンビーム電流密度としては数百μA／
cm3が得られ、その結果、SiO2のエツチング速度
も充分、実用的な値が得られた。 本実施例では、差圧用おおい３を設けている
が、このおおい３はイオンによるスパツタ率の小
さな炭素ｃやモリブデン等を用いることが望まし
い。 本発明によれば、ガス導入口１９より導入する
エツチングガスを被エツチング材料に応じて選択
することにより、Al，Al合金，多結晶Si，或い
はMo，MoSi等の高融点金属，メタルシリサイ
ドを、基板物質に対して選択エツチングすること
ができる。 ガスは、CF4，C2R6等のフロロカーボンガスや
CCl4等のクロロカーボンガスなど炭素およびハ
ロゲン元素を含む反応性ガス、或いはCBrF3，
CClF3，CCl2F2，CCl3F等の炭素と２種以上のハ
ロゲン元素を含むガスを用いることができる。ま
た、BF3，NF3，SF6，SiF4，SiCl4，BCl3等の炭
素以外の元素とハロゲン元素を含むガスを用いる
こともでき、これらハロゲン化合物ガスの他、
Cl2等のハロゲン間化合物ガス、或いはこれら反
応性ガスを２種以上含むガスを用いたり、H2，
Ar等の不活性ガスを混ぜて用いてもよい。異な
るガスの添加割合によつて、選択比や、吸着効率
を制御することができる。 上記実施例では、Si単結晶基板２２上のSiO2
膜２１を偏向系９を含めた電子光学系により、イ
オンビーム１３を走査することによりマスクレス
エツチングして所望のエツチングパターンを得る
ことができる。
レスの選択エツチング方法に関する。 近年、集積回路素子のVLSI化に伴ない、その
エツチングプロセスで高いパターン変換差が求め
られていることから、従来のウエツトエツチング
法に替わつてCF4などのグロー放電を利用したド
ライエツチング法が用いられるようになつて来
た。 SiO2のエツチングにはCF4にH2を添加し、電
極材料として用いられるpoly―SiにはCF4にO2を
添加したり、或いはCBrF3やCBrF3にCl2を添加
して、さらに同じく電極配線材料であるAlには
BCl3やCCl4、或いはCCl4にCl2を添加したガスを
グロー放電させ、そのイオンを用いてエツチング
が行なわれる。 しかしながら、フオトレジストなどのエツチン
グマスクを用いる必要があり、ダスト付着など分
留り低下の原因になり、また、エツチングマスク
に予め微細なパターンンを形成しておくための露
光装置などが必要であつて、しかもサブミクロン
のパターンが要求されるようになると、それもま
すます高価なものとなり、大巾なコストアツプも
避けられない。 これに対して、最近では、J.Appl.Phys.，50
(5)，3189（1979）に示されるように、Arイオンビ
ームの照射と共にXeF2ガスを試料に吹きつける
ことにより、SiはXeF2のみ、或いはArイオンビ
ームのみの場合に比較して速くエツチングするこ
とが示された（第１図）。しかしながらエツチン
グ速度が小さく、書込み時間（スループツト）と
いう点で実用化は難しい。一方、このスループツ
トを上げる為にはArイオンビームのフラツクス
密度を上げる必要があるが、そうするとArイオ
ンによるSiの物理的スパツタが大きくなり、選択
エツチング（例えばSi上のSiO2を、Siをエツチン
グせずに除去するというエツチング）は難しいと
思われる。これに対してArイオンビームの替わ
りに電子ビームを用いることによりその問題は解
決されるが、エレクトロンはArイオンに比較し
てその質量が非常に小さいために、第３図ａで２
３に示すように、注入された電子の後方散乱によ
つてエツチング断面は逆台形状になり、加工精度
の面で新らたな問題が生じてしまう。 マスクレス加工に対しては、この他、Miiller
の電界イオン顕微鏡の原理、例えばE.W.Miiller
and T.T.Tsong，Field Ion Microscepy，
Elsevier，NeWYork（1969）を利用したイオン
源にArなどの不活性ガスを導入して電界電離さ
せ、マスクレスのイオンスパツタエツチングやイ
オンビームリングのイオンスパツタエツチングや
イオンビームリングラフイが考えられている。し
かし、不活性ガスのイオンによるエツチングは、
物理的スパツタによりエツチングが行なわれるの
で、半導体エツチングプロセスにとつて重要な選
択エツチングはスパツタ率に依らざるを得ない。 本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、か
かるイオンエツチング方法の欠点を解決すること
を目的としている。 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 断面図を示した第１図の装置に於て、陽極の突
出部５は、これをマウントしている熱良伝導性の
絶縁体２を介して液体N2１の入つたヒートシン
ク４により冷却されている。突出部５の先は円錐
形になつている。ここで、ガス導入口１２より水
素H2ガスを導入した后、陽極の突出部５近傍に
設けられた接地電位の陰極６との間に数KVの電
圧を印加すると、突出部５先端付近にH2ガスの
電界電離により生じたプロトンイオンが発生し、
そのイオンを陰極６のビーム通過部６を通して加
速電極を兼ねた電子レンズ系７で加速し、300゜K
以下の温度に制御された試料台１０上の被エツチ
ング物１４に向けて照射してその表面に結像させ
る。 本実施例においては、エツチング室１７へのガ
ス導入口１９よりCF4を導入し、被エツチング物
としてはSiO2膜２１が被着されたSi単結晶基板
２２を用いた（第３図ｂ）。 その結果、下地のSi２２はほとんどエツチング
されず、SiO2２１のみが選択的にエツチングさ
れることが判明した。これは、SiO2２１に吸着
したCF4分子にプロトンビームが照射された結
果、CF4は衝突解離され、SiO2に対して良好なエ
ツチング種として作用する励起状態のCF3分子が
生じ、このSiO2をエツチングしたものと推察さ
れる。 試料台１０を水冷パイプ１８で冷却することに
より、なかなか吸着しにくいCF4分子もSiO2に吸
着し易くなる。 第３図ｂはこのようにしてSiO2をエツチング
したときの断面形状を示したもので、同図ａに示
した電子ビームを用いた場合と異なつて電子ビー
ムの場合のような後方散乱の影響は、はるかに少
なく、ほぼ垂直なエツチング壁をもつた断面が得
られた。しかも、Ar，He，Ne等の不活性ガス
に比較してH2の場合には被エツチング物への物
理的スパツタ効果が極めて小さいので、選択性も
良い。イオンビーム電流密度としては数百μA／
cm3が得られ、その結果、SiO2のエツチング速度
も充分、実用的な値が得られた。 本実施例では、差圧用おおい３を設けている
が、このおおい３はイオンによるスパツタ率の小
さな炭素ｃやモリブデン等を用いることが望まし
い。 本発明によれば、ガス導入口１９より導入する
エツチングガスを被エツチング材料に応じて選択
することにより、Al，Al合金，多結晶Si，或い
はMo，MoSi等の高融点金属，メタルシリサイ
ドを、基板物質に対して選択エツチングすること
ができる。 ガスは、CF4，C2R6等のフロロカーボンガスや
CCl4等のクロロカーボンガスなど炭素およびハ
ロゲン元素を含む反応性ガス、或いはCBrF3，
CClF3，CCl2F2，CCl3F等の炭素と２種以上のハ
ロゲン元素を含むガスを用いることができる。ま
た、BF3，NF3，SF6，SiF4，SiCl4，BCl3等の炭
素以外の元素とハロゲン元素を含むガスを用いる
こともでき、これらハロゲン化合物ガスの他、
Cl2等のハロゲン間化合物ガス、或いはこれら反
応性ガスを２種以上含むガスを用いたり、H2，
Ar等の不活性ガスを混ぜて用いてもよい。異な
るガスの添加割合によつて、選択比や、吸着効率
を制御することができる。 上記実施例では、Si単結晶基板２２上のSiO2
膜２１を偏向系９を含めた電子光学系により、イ
オンビーム１３を走査することによりマスクレス
エツチングして所望のエツチングパターンを得る
ことができる。
第１図は従来法の特性図、第２図は本発明の実
施例を説明するための装置断面図、第３図は被エ
ツチング物を示した断面図である。 図において、１……液体N2、２……絶縁板、
３……差圧用おおい、４……ヒートシンク、５…
…陽極突出部、６……陰極、７……アパーチヤ、
８……加速電極、９……偏向電極、１０……試料
台、１１……ベルジヤ、１２，１９……ガス導入
口、１３……イオンビーム、１４……被エツチン
グ物、１５……排気系、１６……イオン化室、１
７……エツチング室、１８……水冷パイプ、２０
……電子ビーム、２１……SiO2、２２……Si、
２３……プロトンビーム。
施例を説明するための装置断面図、第３図は被エ
ツチング物を示した断面図である。 図において、１……液体N2、２……絶縁板、
３……差圧用おおい、４……ヒートシンク、５…
…陽極突出部、６……陰極、７……アパーチヤ、
８……加速電極、９……偏向電極、１０……試料
台、１１……ベルジヤ、１２，１９……ガス導入
口、１３……イオンビーム、１４……被エツチン
グ物、１５……排気系、１６……イオン化室、１
７……エツチング室、１８……水冷パイプ、２０
……電子ビーム、２１……SiO2、２２……Si、
２３……プロトンビーム。
Claims (1)
- １ 陽極先端と、これに対向配置された陰極との
間の強電界により被イオン化ガスからイオンを発
生させて陰極のビーム通過部を通してハロゲン元
素を含むガス雰囲気中に置かれた被エツチング物
に向けて照射してエツチングを行なうに際し、前
記被イオン化ガスとして水素ガスを用いて少なく
とも300゜K以下の温度に制御された試料台で前記
エツチングを行なうことを特徴とするエツチング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8459080A JPS5713177A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8459080A JPS5713177A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5713177A JPS5713177A (en) | 1982-01-23 |
| JPS6328993B2 true JPS6328993B2 (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=13834882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8459080A Granted JPS5713177A (en) | 1980-06-24 | 1980-06-24 | Etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5713177A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622212B2 (ja) * | 1983-05-31 | 1994-03-23 | 株式会社東芝 | ドライエッチング方法 |
| US4711698A (en) * | 1985-07-15 | 1987-12-08 | Texas Instruments Incorporated | Silicon oxide thin film etching process |
| JPS63301952A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-12-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | イオンビーム加工方法およびその装置 |
| JPH0262039A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Hitachi Ltd | 多層素子の微細加工方法およびその装置 |
| CN110648891B (zh) * | 2019-09-20 | 2022-02-15 | 湖北中培电子科技有限公司 | 一种等离子刻蚀机用二氧化硅去除组件 |
-
1980
- 1980-06-24 JP JP8459080A patent/JPS5713177A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5713177A (en) | 1982-01-23 |
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