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JPH06104218A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH06104218A
JPH06104218A JP63191A JP63191A JPH06104218A JP H06104218 A JPH06104218 A JP H06104218A JP 63191 A JP63191 A JP 63191A JP 63191 A JP63191 A JP 63191A JP H06104218 A JPH06104218 A JP H06104218A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
etching
gas
reactive gas
gaas substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobukazu Takado
宣和 高堂
Yuichi Ide
雄一 井手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP63191A priority Critical patent/JPH06104218A/en
Publication of JPH06104218A publication Critical patent/JPH06104218A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To etch only an electron-beam irradiating section without side etching by adding an oxygen gas or oxygen radicals to a reactive gas or a radical atmosphere. CONSTITUTION:A GaAs substrate 107 is placed onto a sample base in a sample chamber 108, the GaAs substrate 107 is heated at 60 deg.C, a reactive gas 105, in which a chlorine gas and an oxygen gas are mixed, is introduced onto the surface of the GaAs substrate 107 from a fine nozzle 106, and a fine line region in 0.1mum width and 100mum length is irradiated with electron beams 103 focussed from an electron-beam irradiation system for five min and etched. Accordingly, an etching sidewall is not side-etched, and an etching groove in 0.1mum width can be formed extending over 100mum length in 50nm depth in the same warmer as an electron-beam irradiation region.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体基板の電子
ビームを用いたドライエッチング方法に関し、さらに詳
しくはナノメータレベルの精密なドライエッチング方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for a compound semiconductor substrate using an electron beam, and more particularly to a precision dry etching method at the nanometer level.

【0002】[0002]

【従来の技術】3−5化合物半導体基板へのドライエッ
チング技術は、半導体プロセス上重要である。特に最近
では、量子効果が現れるナノメータレベルのドライエッ
チング技術が注目されている。このようなナノメータレ
ベルのドライエッチングには、集束電子ビームを用いた
塩素ガスのアシストエッチングが特願昭61−3007
85号公報に提案されている。図3は、この従来例で用
いられた電子ビームアシストエッチング装置の構成図で
ある。
2. Description of the Related Art A dry etching technique for a 3-5 compound semiconductor substrate is important in the semiconductor process. Particularly in recent years, attention has been paid to a nanometer level dry etching technique in which a quantum effect appears. For such nanometer level dry etching, chlorine gas assisted etching using a focused electron beam is used.
No. 85 is proposed. FIG. 3 is a configuration diagram of an electron beam assisted etching apparatus used in this conventional example.

【0003】この電子ビームアシストエッチング装置
は、集束レンズ309,鏡筒310,電子ビームガン3
11よりなる電子ビーム照射系と、試料室308と、副
試料室306と、反応性ガス収納室301とから構成さ
れている。従来例においては、反応性ガスを用い、集束
された電子ビーム照射によりGaAs基板305を直接
加工している。すなわち、反応性ガスを反応性ガス収納
室301に入れ、GaAs基板305を試料台304に
セットし加熱する。電子ビーム照射系の鏡筒310と試
料室308を10-5Torr程度以上の高真空に排気す
る。副試料室306に設置されたピンホール307は、
副試料室306内部と外部との差を保つためと、電子ビ
ーム302をGaAs基板305上に照射するための通
路として設置されている。
This electron beam assisted etching apparatus includes a focusing lens 309, a lens barrel 310, and an electron beam gun 3.
11, an electron beam irradiation system, a sample chamber 308, a sub-sample chamber 306, and a reactive gas storage chamber 301. In the conventional example, a reactive gas is used and the GaAs substrate 305 is directly processed by focused electron beam irradiation. That is, the reactive gas is put into the reactive gas storage chamber 301, and the GaAs substrate 305 is set on the sample table 304 and heated. The barrel 310 of the electron beam irradiation system and the sample chamber 308 are evacuated to a high vacuum of about 10 −5 Torr or more. The pinhole 307 installed in the sub sample chamber 306 is
It is provided as a passage for maintaining a difference between the inside and outside of the sub sample chamber 306 and for irradiating the GaAs substrate 305 with the electron beam 302.

【0004】副試料室306と反応性ガス収納室301
とは配管303によって接続されており、試料室308
を真空排気することにより、ピンホール307を通して
副試料室内部が真空排気される。反応性ガスは配管30
3及びその先端の微小ノズル312を通り、副試料室3
06内部が反応性ガスで充満される。ピンホールを通っ
て集束された電子ビーム302が加熱されたGaAs基
板305に照射され、照射された場所のGaAs基板が
エッチングされる。
Sub-sample chamber 306 and reactive gas storage chamber 301
And a sample chamber 308.
Is evacuated, the interior of the sub-sample chamber is evacuated through the pinhole 307. Reactive gas is pipe 30
3 and the micro nozzle 312 at the tip of the sub sample chamber 3
The inside of 06 is filled with the reactive gas. The heated electron beam 302 is irradiated onto the heated GaAs substrate 305 through the pinhole, and the irradiated GaAs substrate is etched.

【0005】このような電子ビームアシストエッチング
は、イオンに比べて1万倍以上も軽い電子を照射するエ
ッチングのため、従来のイオン照射を用いたドライエッ
チング法のようなイオン衝撃による損傷がなく、非常に
低損傷でエッチングを行うことができる。
Since such electron beam assisted etching is an irradiation that irradiates an electron which is 10,000 times lighter than an ion, there is no damage due to ion bombardment unlike the conventional dry etching method using ion irradiation. Etching can be done with very low damage.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の技術では、反応性ガスを供給することにより電子
ビーム未照射部でもガスエッチングが起きてしまう。ガ
スエッチングは等方的エッチングのためエッチング部で
サイドエッチングが起きてしまい、従って従来例は量子
効果が現れるナノメータレベルのパターン形成には適用
が困難である。
However, in the above-mentioned conventional technique, gas etching occurs even in the electron beam non-irradiated portion by supplying the reactive gas. Since the gas etching is isotropic etching, side etching occurs at the etching portion, and thus the conventional example is difficult to apply to the nanometer level pattern formation in which the quantum effect appears.

【0007】本発明の目的は、サイドエッチングがなく
電子ビーム照射部だけをエッチングすることができ、こ
れにより超微細加工を可能とするドライエッチング方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a dry etching method capable of etching only an electron beam irradiation portion without side etching, thereby enabling ultrafine processing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】第1の発明のドライエッ
チング方法は、3−5族化合物半導体基板にハロゲン原
子を含む反応性ガスもしくはラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより化合物半導体基板を直接
加工するドライエッチング方法において、前記反応性ガ
スもしくはラジカル雰囲気に酸素ガスもしくは酸素ラジ
カルを添加するものである。
The dry etching method of the first invention is a compound semiconductor substrate in which a group 3-5 compound semiconductor substrate is irradiated with a focused electron beam in a reactive gas or radical atmosphere containing a halogen atom. In the dry etching method of directly processing, the oxygen gas or the oxygen radical is added to the reactive gas or the radical atmosphere.

【0009】第2の発明のドライエッチング方法は、ハ
ロゲン原子を含む反応性ガスもしくはラジカル雰囲気中
でパターン化されたマスク材の開口部を通して3−5族
化合物半導体基板にシャワー状の電子ビームを照射する
ことにより化合物半導体基板を加工するドライエッチン
グ方法において、前記反応性ガスもしくはラジカル雰囲
気に酸素ガスもしくは酸素ラジカルを添加するものであ
る。
In the dry etching method of the second invention, the shower head-like electron beam is irradiated to the Group 3-5 compound semiconductor substrate through the opening of the mask material patterned in a reactive gas or radical atmosphere containing a halogen atom. By doing so, in the dry etching method for processing the compound semiconductor substrate, oxygen gas or oxygen radicals are added to the reactive gas or radical atmosphere.

【0010】[0010]

【作用】本発明ではハロゲン原子を含む反応性ガスもし
くはラジカル雰囲気に、酸素(O2 )ガスもしくは酸素
ラジカルを添加することにより、エッチング側壁が酸化
されながらエッチングが進行する。従って常にエッチン
グ側壁は酸化膜で保護されるため、ガスエッチングによ
るサイドエッチングが抑制され電子ビーム照射部のみを
エッチングできる。
In the present invention, oxygen (O 2 ) gas or oxygen radicals are added to a reactive gas or radical atmosphere containing a halogen atom, whereby etching proceeds while the etching sidewall is oxidized. Therefore, since the etching side wall is always protected by the oxide film, side etching due to gas etching is suppressed and only the electron beam irradiation portion can be etched.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の第1の実施例に用いる電子
ビームアシストエッチング装置の主要部を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing the main part of an electron beam assisted etching apparatus used in the first embodiment of the present invention.

【0013】この装置は、電子ビームガン101,集束
レンズ102,鏡筒104からなる電子ビーム照射系
と、試料室108と反応性ガス105を導入する微小ノ
ズル106とを備えている。微小ノズル106は、図示
しないが反応性ガス収納室に接続される配管の先端部を
構成している。
This apparatus comprises an electron beam irradiation system consisting of an electron beam gun 101, a focusing lens 102, and a lens barrel 104, a sample chamber 108, and a minute nozzle 106 for introducing a reactive gas 105. Although not shown, the fine nozzle 106 constitutes the tip of a pipe connected to the reactive gas storage chamber.

【0014】本第1の実施例では、GaAs基板107
を試料室108内の試料台上に設置し、このGaAs基
板107を60℃に加熱し、塩素ガスと酸素ガスを混合
した反応性ガス105を微小ノズル106からGaAs
基板107の表面に導入し、電子ビーム照射系から加速
電圧5.6keVの集束された電子ビーム103を、幅
0.1μm,長さ100μmの細線領域に5分間照射し
てエッチングを行った。
In the first embodiment, the GaAs substrate 107
Is placed on the sample table in the sample chamber 108, the GaAs substrate 107 is heated to 60 ° C., and the reactive gas 105, which is a mixture of chlorine gas and oxygen gas, is discharged from the minute nozzle 106 to GaAs.
The thin film region having a width of 0.1 μm and a length of 100 μm was irradiated with a focused electron beam 103 having an accelerating voltage of 5.6 keV from the electron beam irradiation system for 5 minutes to perform etching.

【0015】このとき、GaAs基板107の表面付近
の塩素ガス圧は1×10-3Torrであり、反応性ガス
105の混合比は塩素ガス80%,塩素ガス20%とし
た。この結果、エッチング側壁がサイドエッチングされ
ず、電子ビーム照射領域と同じく幅0.1μmのエッチ
ング溝を、深さ50nmで100μmの長さにわたって
形成できた。この第1の実施例で集束電子ビームの代わ
りにシャワー状の電子ビームを用いても同様の効果が得
られた。
At this time, the chlorine gas pressure near the surface of the GaAs substrate 107 was 1 × 10 −3 Torr, and the reactive gas 105 was mixed at a mixing ratio of 80% chlorine gas and 20% chlorine gas. As a result, the etching sidewall was not side-etched, and an etching groove having a width of 0.1 μm could be formed at a depth of 50 nm over a length of 100 μm as in the electron beam irradiation region. Similar effects were obtained by using a shower-shaped electron beam instead of the focused electron beam in the first embodiment.

【0016】図2は本発明の第2の実施例に用いる電子
ビームアシストエッチング装置の主要部を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing the main part of the electron beam assisted etching apparatus used in the second embodiment of the present invention.

【0017】この装置は、電子ビームガン201,鏡筒
202からなる電子ビーム照射系と、試料室208と反
応性ガス204を導入するノズル205とを備えてい
る。ノズル205は、図示しないが反応性ガス収納室に
接続される配管の先端部を構成している。
This apparatus is equipped with an electron beam irradiation system consisting of an electron beam gun 201 and a lens barrel 202, a sample chamber 208 and a nozzle 205 for introducing a reactive gas 204. The nozzle 205 constitutes the tip of a pipe (not shown) connected to the reactive gas storage chamber.

【0018】本第2の実施例では、GaAs基板207
を試料室208内の試料台上に設置し、このGaAs基
板207を60℃に加熱し、塩素ガスと酸素ガスを混合
した反応性ガス204をノズル205からGaAs基板
207の表面に導入し、電子ビーム照射系から加速電圧
1.0keVのシャワー状の電子ビーム203をパター
ン化されたマスク206の開口部を通して5分間照射し
てエッチングを行った。
In the second embodiment, the GaAs substrate 207 is used.
Is placed on the sample table in the sample chamber 208, the GaAs substrate 207 is heated to 60 ° C., the reactive gas 204 in which chlorine gas and oxygen gas are mixed is introduced from the nozzle 205 to the surface of the GaAs substrate 207, Etching was performed by irradiating a shower-shaped electron beam 203 with an accelerating voltage of 1.0 keV from the beam irradiation system for 5 minutes through the opening of the patterned mask 206.

【0019】このとき、GaAs基板207の表面付近
の塩素ガス圧は1×10-3Torrであり、反応性ガス
204の混合比は塩素ガス80%,酸素ガス20%とし
た。この結果、エッチング側壁がサイドエッチングされ
ず、マスク206のパターンをGaAs基板207に深
さ50nmでエッチングできた。
At this time, the chlorine gas pressure near the surface of the GaAs substrate 207 was 1 × 10 -3 Torr, and the reactive gas 204 was mixed at a chlorine gas ratio of 80% and an oxygen gas ratio of 20%. As a result, the etching sidewall was not side-etched, and the pattern of the mask 206 could be etched in the GaAs substrate 207 at a depth of 50 nm.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明によるドライ
エッチング方法では、ガスエッチングによるサイドエッ
チングがなく、電子ビーム照射部だけをエッチングする
ことができるため、電子ビーム径を10nm程度まで集
束してエッチングすることにより、化合物半導体基板の
超微細加工が可能である。従って本発明は、量子効果が
現れるナノメータレベルのパターン形成に適用が可能で
ある。
As described above, in the dry etching method according to the present invention, since only the electron beam irradiation portion can be etched without side etching by gas etching, the electron beam diameter is focused to about 10 nm for etching. By doing so, ultrafine processing of the compound semiconductor substrate is possible. Therefore, the present invention can be applied to nanometer-level pattern formation in which the quantum effect appears.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に用いる電子ビームアシ
ストエッチング装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam assisted etching apparatus used in a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例に用いる電子ビームアシ
ストエッチング装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an electron beam assisted etching apparatus used in a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例で用いられた電子ビームアシストエッチ
ング装置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an electron beam assisted etching apparatus used in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,311 電子ビームガン 102,309 集束レンズ 103,302 集束電子ビーム 104,202,310 鏡筒 105,204 反応性ガス 106 微小ノズル 107,207,305 GaAs基板 108,208,308 試料室 203 シャワー状の電子ビーム 205 ノズル 206 マスク 301 反応性ガス収納室 303 配管 304 試料台 306 副試料室 307 ピンホール 101, 201, 311 electron beam gun 102, 309 focusing lens 103, 302 focused electron beam 104, 202, 310 lens barrel 105, 204 reactive gas 106 micro nozzles 107, 207, 305 GaAs substrate 108, 208, 308 sample chamber 203 shower Electron beam 205 Nozzle 206 Mask 301 Reactive gas storage chamber 303 Piping 304 Sample stage 306 Sub-sample chamber 307 Pinhole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3−5族化合物半導体基板にハロゲン原
子を含む反応性ガスもしくはラジカル雰囲気中で集束電
子ビームを照射することにより化合物半導体基板を直接
加工するドライエッチング方法において、前記反応性ガ
スもしくはラジカル雰囲気に酸素ガスもしくは酸素ラジ
カルを添加することを特徴とするドライエッチング方
法。
1. A dry etching method for directly processing a compound semiconductor substrate by irradiating a group 3-5 compound semiconductor substrate with a focused electron beam in a reactive gas or radical atmosphere containing a halogen atom, wherein: A dry etching method characterized by adding oxygen gas or oxygen radicals to a radical atmosphere.
【請求項2】 ハロゲン原子を含む反応性ガスもしくは
ラジカル雰囲気中でパターン化されたマスク材の開口部
を通して3−5族化合物半導体基板にシャワー状の電子
ビームを照射することにより化合物半導体基板を加工す
るドライエッチング方法において、前記反応性ガスもし
くはラジカル雰囲気に酸素ガスもしくは酸素ラジカルを
添加することを特徴とするドライエッチング方法。
2. A compound semiconductor substrate is processed by irradiating a Group 3-5 compound semiconductor substrate with a shower-like electron beam through an opening of a mask material patterned in a reactive gas or radical atmosphere containing a halogen atom. In the dry etching method described above, oxygen gas or oxygen radicals are added to the reactive gas or radical atmosphere.
JP63191A 1991-01-08 1991-01-08 Dry etching method Pending JPH06104218A (en)

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JP63191A JPH06104218A (en) 1991-01-08 1991-01-08 Dry etching method

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JP63191A JPH06104218A (en) 1991-01-08 1991-01-08 Dry etching method

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JP (1) JPH06104218A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010153792A (en) * 2008-11-20 2010-07-08 Stanley Electric Co Ltd Manufacturing method of optical semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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