JPS60198827A - Laser beam etching method - Google Patents
Laser beam etching methodInfo
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- JPS60198827A JPS60198827A JP5563284A JP5563284A JPS60198827A JP S60198827 A JPS60198827 A JP S60198827A JP 5563284 A JP5563284 A JP 5563284A JP 5563284 A JP5563284 A JP 5563284A JP S60198827 A JPS60198827 A JP S60198827A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電子デバイス製造プロセスに用いるレーザー
ビームエツチング法に関するものである0
〔従来技術とその問題一点〕
従来よシミ子デバイス製造プロセスにおけるエツチング
工程は、ウェットエツチングからドライエツチングへと
移行する傾向にあシ、その技術としては例えばJ、L、
Vossenによシ、J、Electrochem。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser beam etching method used in an electronic device manufacturing process. The process tends to shift from wet etching to dry etching, and examples of this technology include J, L,
Vossen, J. Electrochem.
8ci 、Vol 、126.IQ7Qf/T)−31
0A−T)−Q 9 、IF−r −f →ズマエッチ
ングおよびプラズマデヂジションにおけるグロー放電J
(” Glow Discharge Phenom
enain Plasma Etching and
Plasma Deposition”)と題して発表
された論文によるプラズマエツチング、C,J、Mog
ab、A、C,Aolama、D、L Flamにより
J。8ci, Vol. 126. IQ7Qf/T)-31
0A-T)-Q9, IF-r-f → Glow discharge J in Zuma etching and plasma transition
(”Glow Discharge Phenom
enaine Plasma Etching and
Plasma etching according to a paper published entitled "Plasma Deposition"), C.J., Mog.
J by ab, A, C, Aolama, D, L Flam.
Appl 、Phya、vol 、49.1979年P
、3796−P、3803にrst。Appl, Phya, vol, 49.1979P
, 3796-P, rst at 3803.
S iO2のプラズマエツチングJ (” Plasm
a etchingof Si and 8102)と
題して発表された論文による高周波放電を用いた平行平
板型ドライエツチング、また、D、J、5harp 、
J、に、Pan1tz 、 D、M、Mattoxに
よりJ、Vac、Sci、 Technol、 vol
、16,197咋P、1879〜P、1882に「低イ
オンエネルギーカフマン型イオン源のイオンエツチング
J (” Application of aKauf
uman ton 5ource to low en
ergy”)と題して発表された論文によるイオンビー
ムエツチングなどがあげられる。これらのドライエツチ
ングにおいては、フッ素、塩素等のハロダンを含むガス
分子、ガス原子及び放電によって生成されるそれらのラ
ジカルあるいはイオンのSt衣表面の吸着や照射によっ
てSiのエツチングが進行していた@しかしながら、電
子デバイスの製造に際してはこれらの分子、原子、ラジ
カル、イオンは5in2上にも吸着、照射される。さら
に、これに物理的な衝撃が加わってエツチングが進行す
るため、従来のエツチング方法におけるSi 、 5i
02のエツチングレイトの選択比は原子1分子、ラジカ
ル、イオンのSt及び5IO2との化学反応性の差のみ
によってもたらされることになる。このために従来の方
法では高い選択比が得られないという欠点があった。Plasma etching of SiO2
Parallel plate type dry etching using high frequency discharge according to a paper published entitled A etching of Si and 8102), and D, J, 5harp,
J, Pantz, D, M, Mattox, J, Vac, Sci, Technol, vol.
, 16, 197 Kui P, 1879-P, 1882.
uman ton 5source to low en
Examples include ion beam etching according to a paper published under the title "Ergy").In these dry etchings, gas molecules and gas atoms containing halodane such as fluorine and chlorine, and their radicals or ions generated by electric discharge are used. Etching of Si was proceeding due to adsorption and irradiation on the surface of the St coat.@However, when manufacturing electronic devices, these molecules, atoms, radicals, and ions are also adsorbed and irradiated onto the 5in2 surface. Since etching progresses with the addition of physical impact, Si, 5i in the conventional etching method
The etching rate selectivity of 02 is brought about only by the difference in chemical reactivity of one atomic molecule, radical, or ion with St and 5IO2. For this reason, the conventional method has the disadvantage that a high selectivity cannot be obtained.
平行平板型装置、fラズマエッチング装置の場合、垂直
なエツチング断面が得られるエツチング条件ではSi+
8102のエツチングレイト選択比はたかだかStが
S iO2の10〜15倍程度で程度た。平行平板型装
置ではガスを選べば60倍程度の選択比も出るが、その
場合に2はマスク下のサイドエッチが大きくなシ、手直
なエツチング断面が得られなかった。イオンビームエツ
チングではマスク下のサイドエッチは生じ難いが物理的
スパッタリング効果が強まシ、選択比が低下する。また
一般的にイオンビームエツチングではイオン加速エネル
ギーが500eV〜1 keVと高くなるため、試料に
対しイオン衝撃による多くの損傷が作られた。In the case of parallel plate type equipment and f-lasma etching equipment, under etching conditions that provide a vertical etching cross section, Si+
The etching rate selectivity of 8102 was approximately 10 to 15 times that of St at most. In a parallel plate type device, a selection ratio of about 60 times can be obtained if the gas is selected, but in that case, the side etch under the mask was large in the case of 2, and a simple etched cross section could not be obtained. In ion beam etching, side etching under the mask is less likely to occur, but the physical sputtering effect becomes stronger and the selectivity decreases. Furthermore, in general, ion beam etching requires ion acceleration energy as high as 500 eV to 1 keV, so that a lot of damage is caused to the sample due to ion bombardment.
本発明は、Siのドライエツチングにおいて、エツチン
グレイト選択比が高く、かつエツチング断面が垂直でエ
ツチングによる損傷の少ない、しかも任意の微細領域を
エツチングレイトの選択比よく直接エツチングする方法
を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a method for dry etching of Si, which has a high etching rate selectivity, has a vertical etching cross section, and is less likely to be damaged by etching, and can directly etch any fine area with a good etching rate selectivity. purpose.
本発明は、フッ素ガス雰囲気中または塩素ガス雰囲気中
にあるStに対して、XeBrエキシマレ−f 、Xe
CLエキシマレーザ−まfc ハXep’エキシマレー
ザ−を照射し、同時に低エネルギー加速のイオンビーム
を照射してエツチングを行うル−ザービームエ、チング
方法である〇
〔構成の詳細な説明〕
本発明では、上述の構成を取ることにより、従来技術の
エツチングレイトの選択比が低いという問題点及び被エ
ツチング物に損傷が残るという問題点、エツチング断面
が垂直にならないという問題点を同時に解決した。In the present invention, for St in a fluorine gas atmosphere or a chlorine gas atmosphere, XeBr excimer-f, Xe
This is a laser beam etching method in which etching is performed by irradiating a CL excimer laser and at the same time irradiating a low energy accelerated ion beam. [Detailed description of the configuration] In the present invention, By adopting the above-mentioned configuration, the problems of the prior art in that the etching rate selection ratio is low, the problem that damage remains on the etched object, and the problem that the etched cross section is not vertical are solved simultaneously.
本発明では、ガスの種類、レーザーの種類を選ぶことに
よシ、3種類の方法が可能である。第1の方法は、塩素
ガス雰囲気中のSi 、 5i02に)(ecAエキシ
マレーザ−を照射方法、第2の方法では、塩素ガス雰囲
気中のSt 、 5in2にXeFエキシマレーザ−を
照射する方法、また第3の方法では、フッ素ガス雰囲気
中のSi + 5102にXeBrエキシマレーザ−を
照射する方法である。第1の方法のXeCLエキシマレ
ーザ−は308nmに、第2の方法のXeFエキシマレ
ーザ−は352nmに、第3の方法のXeBrエキシマ
レーザ−は282nmにそれぞれ出力を持つ。In the present invention, three types of methods are possible by selecting the type of gas and the type of laser. The first method is to irradiate Si, 5in2 in a chlorine gas atmosphere with an ecA excimer laser, and the second method is to irradiate St, 5in2 in a chlorine gas atmosphere with a XeF excimer laser. The third method is to irradiate Si + 5102 in a fluorine gas atmosphere with a XeBr excimer laser. In the third method, the XeBr excimer laser has an output at 282 nm.
第1図は、この3橡類のレーザーが出力を持つ波長領域
での塩素及びフッ素の吸収係数を示したもので、横軸は
波長(nm)、縦軸は吸収係数(、−’)である。11
は塩素の吸収係数、12はフッ素の吸収係数で、また1
3,14.15に示した波長はそれぞれ、xeCtエキ
シマレーザ−、XeFエキシマV −f’ −XeBr
エキシマレーザ−の出力波長テある。第1図かられかる
ように、塩素の吸収係数11は330nm付近で−一り
を持ち、XeCtエキシマレーザ−の出力の308 n
m 、 XeFエキシマレーザ−の352nmでも吸収
係数は大きい。このため、塩素雰囲気中でXeCtエキ
シマレーザ−を照射する第1の方法では、塩素は308
nmでの光吸収によって塩素ラジカルに分解する。また
、塩素雰囲気中でX@Fレーザーを照射する第2の方法
でも、塩素は352nmでの光吸収によりて塩素ラジカ
ルに分解する。第1図から同様にわかるように、フッ素
の吸収係数12は280nm付近でピークを持ち、この
波’長ハXe B rエキシマレーザ−の出力波長28
2nmにほぼ一致する。このため、フッ素雰囲気中でX
eBrエキシマレーザ−を照射する第3の方法では1フ
ツ累は282nmでの光吸収によってラジカルまだはイ
オンとなる。なお、フッ素の吸収係数は塩素の吸収係数
よシ小さいが、Stに対してはフッ素の方がよシ活性で
ある。Figure 1 shows the absorption coefficients of chlorine and fluorine in the wavelength range where these three types of lasers have output, where the horizontal axis is the wavelength (nm) and the vertical axis is the absorption coefficient (, -'). be. 11
is the absorption coefficient of chlorine, 12 is the absorption coefficient of fluorine, and 1
The wavelengths shown in 3 and 14.15 are xeCt excimer laser, XeF excimer V -f' -XeBr, respectively.
There are several output wavelengths of excimer lasers. As can be seen from Fig. 1, the absorption coefficient 11 of chlorine has a value of -1 near 330 nm, and the output of the XeCt excimer laser is 308 nm.
The absorption coefficient of the XeF excimer laser is large even at 352 nm. Therefore, in the first method of irradiating XeCt excimer laser in a chlorine atmosphere, chlorine is 308
It decomposes into chlorine radicals by light absorption at nm. Furthermore, in the second method of irradiating the X@F laser in a chlorine atmosphere, chlorine is decomposed into chlorine radicals by light absorption at 352 nm. As can be seen from FIG. 1, the absorption coefficient 12 of fluorine has a peak around 280 nm, and this wavelength is equal to the output wavelength 28 of the Xe Br excimer laser.
It almost corresponds to 2 nm. For this reason, X in a fluorine atmosphere
In the third method of irradiating with eBr excimer laser, the radicals become ions by light absorption at 282 nm. Although the absorption coefficient of fluorine is smaller than that of chlorine, fluorine is more active against St.
第2図、第3図はこの波長領域でのStの吸収係数及び
透過率を示したものである。第2図の横軸は波長(nm
)、縦軸は吸収係数(、、−1)であるSiの吸収係数
21がこの波長領域でピークを持ち全体的にも大きい値
を示すのに対し、この波長領域では5iO7の吸収係数
はほぼO(cm−’ )である。FIGS. 2 and 3 show the absorption coefficient and transmittance of St in this wavelength range. The horizontal axis in Figure 2 is the wavelength (nm
), the vertical axis is the absorption coefficient (,, -1).The absorption coefficient 21 of Si has a peak in this wavelength region and shows a large value overall, whereas in this wavelength region the absorption coefficient of 5iO7 is approximately O (cm-').
また、第3図の横軸は波長(nm)、縦軸は透過率(イ
)である。31はS i O2の透過率であるが、これ
に対してこの波長領域ではSiの透過率はほぼ0%であ
る。第2図、第3図で示した22,23.24及び32
,33.34の波長はそれぞれ、XeCAエキシマレー
ザ−、XeFエキシマレーザ−、XeBrエキシマレー
ザ−の出力波長である。第2図、第3図が示すように、
波長領域200nm〜420 nmではSiには大きい
吸収があるが5102ではほとんどが透明するため、こ
の波長領域に出力を持つXeCLエキシマレーザ−、X
eFエキシマレーザ−、XeBrエキシマレーザ−の照
射によって、Siの電子状態のみを励起することができ
る。このように、塩素雰囲気中に置かれているsi及び
5102にXeCLエキシマレーザ−又はXeFエキシ
マレーザ−を照射するか、もしくはフッ素雰囲気中に置
かれているsi及び5IO2にXeBrエキシマレーザ
−を照射することによシ、塩素ガスまたはフッ素ガスは
レーザー光吸収によって活性な状態となシ、同時にSt
も同じ波長のレーザー光を吸収して励起状態となる。こ
れに対しStO□はこの波長領域の光を吸収しないため
に基底状態のまま変化しない。従って、このレーザービ
ーム照射によってエツチング種の塩素またはフッ素を活
性化して被エツチング物との反応性を高めることができ
ると同時に、同じレーザービーム照射によってStの電
子状態のみを励起し、上記活性エツチング種との反応を
援助することができる。この塩素の吸収とsiの吸収の
相乗効果の結果、v=ザ−ビーム照射によって試料土の
Siのみがエツチングされ、SiO□はほとんどエツチ
ングされないため、SlのSiO3に対するエツチング
レイト選択比の良いエツチングを行うことができる。Further, the horizontal axis in FIG. 3 is wavelength (nm), and the vertical axis is transmittance (a). 31 is the transmittance of SiO2, whereas in this wavelength range, the transmittance of Si is approximately 0%. 22, 23, 24 and 32 shown in Figures 2 and 3
, 33.34 are the output wavelengths of the XeCA excimer laser, XeF excimer laser, and XeBr excimer laser, respectively. As shown in Figures 2 and 3,
In the wavelength range of 200 nm to 420 nm, Si has large absorption, but 5102 is mostly transparent, so XeCL excimer lasers and X
Only the electronic state of Si can be excited by irradiation with eF excimer laser or XeBr excimer laser. In this way, si and 5102 placed in a chlorine atmosphere are irradiated with a XeCL excimer laser or XeF excimer laser, or si and 5IO2 placed in a fluorine atmosphere are irradiated with a XeBr excimer laser. Particularly, chlorine gas or fluorine gas becomes active by absorption of laser light, and at the same time St.
absorbs laser light of the same wavelength and becomes excited. On the other hand, StO□ does not absorb light in this wavelength range, so it remains in its ground state and does not change. Therefore, by irradiating the laser beam, chlorine or fluorine as an etching species can be activated to increase its reactivity with the object to be etched, and at the same time, by irradiating the same laser beam, only the electronic state of St can be excited and the active etching species can be etched. can assist in the reaction. As a result of the synergistic effect of this absorption of chlorine and absorption of Si, only the Si in the sample soil is etched by v = laser beam irradiation, and almost no SiO□ is etched, resulting in etching with a good etching rate selection ratio of Sl to SiO3. It can be carried out.
さて、本発明では上記のようなレーザービームエツチン
グを行っているsi 、 5to2に対して、同時に通
常よ)も低い50 eV〜200 eVの加速エネルギ
ーでイオンビームを照射する。これによシ、エツチング
の異方性を高め、サイドエッチの少ない垂直なエツチン
グ条件を得ることができる。この場合、イオンビームの
加速エネルギーが低いために、イオンビーム朋射面に生
じるイオン衝撃による損泌は極めて少ない。また、レー
ザービームの出力を適当に選ぶことによシ、レーザービ
ームによる照射面の損傷も押えることができる。Now, in the present invention, an ion beam is irradiated with an ion beam at an acceleration energy of 50 eV to 200 eV, which is lower than the usual one, to the Si, 5to2 which performs the laser beam etching as described above. As a result, the anisotropy of etching can be increased and vertical etching conditions with less side etching can be obtained. In this case, since the acceleration energy of the ion beam is low, the loss of secretion due to ion bombardment occurring on the ion beam receiving surface is extremely small. Furthermore, by appropriately selecting the output of the laser beam, damage to the irradiated surface by the laser beam can be suppressed.
また、レーザービームの集光状態によシ、本発明は2種
類のエツチング方法に用いることができる。その第1は
、レーザービームの一括照射による比較的広い試料領域
のエツチング、第2はレーザービームの集光照射による
任意の微細な試料領域の直接的なエツチングである。ど
ちらの場合も、以上に述べてきたような本発明による塩
素又はフッ素雰囲気中でのレーザービームとイオンビー
ムとを併用するエツチングによJ、StとS iO2の
エツチングレイト選択比が高く、かつエツチング断面が
垂直でサイドエッチが少なく、またイオン衝遷彫によA
相aのルhいエツチングカ;可郁と方る。Furthermore, depending on the focusing state of the laser beam, the present invention can be used in two types of etching methods. The first is the etching of a relatively wide sample area by irradiating a laser beam all at once, and the second is the direct etching of an arbitrary minute sample area by condensed laser beam irradiation. In either case, the etching using a combination of a laser beam and an ion beam in a chlorine or fluorine atmosphere according to the present invention as described above has a high etching rate selectivity of J, St and SiO2, and The cross section is vertical, there is little side etching, and the A
Ai's lewd sex; Kaku and Horu.
さらに、集光したレーザービームをスキャンすることに
よシ、広い試料領域を高いレーザー出力でエツチングす
ることが可能であるのは言うまでもない。Furthermore, it goes without saying that by scanning a focused laser beam, it is possible to etch a wide sample area with high laser power.
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に述べ
る。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
(実施例1) 第4図に本発明の第1の実施例を示す。St 。(Example 1) FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention. St.
5lO2の試料41は、ガス導入管42から真空装置4
0中に導入した塩素ガスまたはフッ素ガス43の雰囲気
中に置かれている。この試料41に対し、エヤシマレー
ザー44から出たレーザービーム45を、窓46を通し
て一括照射する。エキシマレーザ−44は、塩素ガス使
用時はXeCLエキシマレーザ−又U XeFエキシマ
レーザ−を、フッ素ガス使用時はXeBrエキシマレー
ザ−を用いる。このレーザービーム45の照射によって
塩素ガス又はフッ素ガス43は活性化したエツチング種
47となシ、同時に試料41上のsiの電子状態は励起
されるため、レーザービーム45が照射されている部分
のSiのみが高い臣ッチングレイトでレーザービームエ
ツチングされ、レーザービームをGlt。A sample 41 of 5lO2 is transferred from the gas introduction pipe 42 to the vacuum device 4.
It is placed in an atmosphere of chlorine gas or fluorine gas 43 introduced into the atmosphere. The sample 41 is irradiated with a laser beam 45 emitted from an Eyashimer laser 44 through a window 46. As the excimer laser 44, a XeCL excimer laser or a U XeF excimer laser is used when chlorine gas is used, and a XeBr excimer laser is used when fluorine gas is used. By irradiating the laser beam 45, the chlorine gas or fluorine gas 43 becomes an activated etching species 47, and at the same time, the electronic state of Si on the sample 41 is excited, so the Si in the portion irradiated with the laser beam 45 is Only the laser beam is etched with a high etching rate, and the laser beam is Glt.
ない5IO2はエツチングされ難い。このようにしてエ
ツチング中の試料41に対してイオン源48からイオン
ビーム49を低加速エネルギーで照射することにより、
エツチングが異方的に進行するのを援助することができ
、エツチング後の試料のエツチング断面は垂直でマスク
下のサイドエッチはほとんど観測されない。さらに、レ
ーザービームの出力を適当に選び、またイオンビームの
加速エネルギーを低くすることによシ、エツチング中に
試料41のレーザービーム及びイオンビーム照射面に作
られるレーザービーム照射、イオン衝撃による損傷が少
なくなる。5IO2 is difficult to be etched. In this way, by irradiating the sample 41 being etched with the ion beam 49 from the ion source 48 at low acceleration energy,
It is possible to help the etching progress anisotropically, and the etched cross section of the sample after etching is vertical, and side etching under the mask is hardly observed. Furthermore, by appropriately selecting the output of the laser beam and lowering the acceleration energy of the ion beam, damage caused by laser beam irradiation and ion bombardment created on the laser beam and ion beam irradiated surface of the sample 41 during etching can be reduced. It becomes less.
(実施例2) 第5図に本発明の第2の実施例を示す。St 。(Example 2) FIG. 5 shows a second embodiment of the invention. St.
5IO2の試料51は、ガス導入管52から真空装置5
0中に導入された塩素ガス又はフッ素ガス53の雰囲気
中に置かれている。エキシマレーザ−54は、塩素がス
使用時はXeCtエキシマレーデ−又ハXeFエキシマ
レーザ−を、フッ素ガス使用時はXeBrエキシマレー
ザ−を用いる。レーザービーム55の照射によって塩素
ガス又はフッ素ガスは活性化し、Stの電子状態は励起
されてレーザービーム照射面のSlのみが高いエツチン
グレイトでエツチングされる。本実施例では、照射する
レーザービーム55は十分に集光し、反射鏡510に反
射させた後に試料51に照射する。反射鏡510はその
立体方位角を機械的に連続変化させることができる構造
を持ち、この反射鏡510の方位角変化を制御すること
によって、集光したレーザービームを用いた任意の微細
領域の直接エツチングを行うことができる。また、同様
の制御によって集光したレーザービームをスキャンし、
広い領域を高いレーザー出力でエツチングすることも可
能である。さらに、エツチング中の上記試料51に対し
てイオン源58からイオンビーム59を低加速エネルギ
ーで・照射することによシ、エツチング断面が垂直でか
つイオン衝撃による損傷の少ないエツチングを行うこと
が可能である。A sample 51 of 5IO2 is passed from a gas introduction pipe 52 to a vacuum device 5.
It is placed in an atmosphere of chlorine gas or fluorine gas 53 introduced into the atmosphere. As the excimer laser 54, a XeCt excimer laser or a XeF excimer laser is used when chlorine gas is used, and a XeBr excimer laser is used when fluorine gas is used. The chlorine gas or fluorine gas is activated by the laser beam 55 irradiation, the electronic state of St is excited, and only the Sl on the laser beam irradiated surface is etched at a high etching rate. In this embodiment, the laser beam 55 to be irradiated is sufficiently focused, reflected by a reflecting mirror 510, and then irradiated onto the sample 51. The reflecting mirror 510 has a structure that allows its solid azimuth to be continuously changed mechanically, and by controlling the change in the azimuth of this reflecting mirror 510, it is possible to directly target any minute area using a focused laser beam. Etching can be performed. In addition, by scanning a focused laser beam using similar control,
It is also possible to etch large areas with high laser power. Furthermore, by irradiating the sample 51 during etching with the ion beam 59 from the ion source 58 at low acceleration energy, it is possible to perform etching with a vertical etching cross section and less damage caused by ion bombardment. be.
本発明のエツチング方法によるSi、 5t02のエツ
チングレイト選択比とレーザービーム照射を行わない従
来のイオンビームエツチング方法によるエツチングレイ
ト選択比を第6図と第7図に示す。The etching rate selectivity of Si, 5t02 by the etching method of the present invention and the etching rate selectivity by the conventional ion beam etching method without laser beam irradiation are shown in FIGS. 6 and 7.
第6図の横軸は真空装置中の塩素分圧、縦軸はSlのエ
ツチングレイトと8102のエツチングレイトの比R(
S l )7’R(S r 02 )である。61,6
2.63とも、真空中にあるイオン源の内部にアルゴン
ガスを流入して真空装置の圧力を8.OX 10 To
rrとしている。61は本発明の方法により、このアル
ゴン雰囲気を持つ真空装置にさらにガス導入管から塩素
ガスを導入し、塩素ガス雰囲気中で試料にXeCLエキ
シマレーザ−を一括照射してエツチングを行い、同時に
50eV加速でイオンビームを照射した場合のエツチン
グレイト選択比である。62は、本発明の方法によシ、
61と同様の条件で塩素ガス雰囲気中で試料にXeFエ
キシマレーザ−と一括照射ンビームを照射した場合のエ
ツチングレイト選択比である。63は、従来の方法によ
シ、アルゴン雰囲気を持つ真空装置にさらにガス導入管
から塩素ガスを導入し、塩素ガス雰囲気中で1 keV
加速でイオンビームエツチングを行った場合のエツチン
グレイト選択比で、レーザービームの照射ハ行っていな
い。61.62.63の比較から、61゜62に示した
本発明による塩素雰囲気中でのイオンビーム照射を併用
したレーザービームエツチングでは、63に示した従来
の方法による塩素雰囲気中でのイオンビームエツチング
よ、Dもエラー1−ツグレイトがs−b’=に大きく、
本発明によるレーザービーム照射の効果が極めて大きい
ことがわかる。The horizontal axis in FIG. 6 is the partial pressure of chlorine in the vacuum apparatus, and the vertical axis is the ratio R(
S l )7'R(S r 02 ). 61,6
In both cases 2.63 and 8.63, argon gas is flowed into the ion source in vacuum to increase the pressure of the vacuum device. OX 10 To
It is set as rr. According to the method of the present invention, 61 further introduces chlorine gas from the gas inlet tube into the vacuum apparatus having an argon atmosphere, and performs etching by irradiating the sample with a XeCL excimer laser all at once in the chlorine gas atmosphere, and at the same time accelerates the etching by 50 eV. This is the etching rate selectivity when ion beam irradiation is performed at 62 is obtained by the method of the present invention,
This is the etching rate selection ratio when a sample is irradiated with a XeF excimer laser and a batch irradiation beam in a chlorine gas atmosphere under the same conditions as in No. 61. No. 63 uses the conventional method to further introduce chlorine gas from a gas introduction tube into a vacuum apparatus with an argon atmosphere, and to generate a voltage of 1 keV in the chlorine gas atmosphere.
Etching rate selection ratio when ion beam etching is performed with acceleration, and laser beam irradiation is not performed. From the comparison of 61, 62, and 63, the laser beam etching using ion beam irradiation in a chlorine atmosphere according to the present invention shown in 61 and 62 is superior to the ion beam etching in a chlorine atmosphere using the conventional method shown in 63. yo, D also has an error 1-tugrate large as s-b'=,
It can be seen that the effect of laser beam irradiation according to the present invention is extremely large.
第7図はフッ素雰囲気中でXeBrエキシマレーザ−を
用いてエツチングを行った場合のエツチングレイト選択
比である。第7図の横軸は真空装置中のフッ素分圧、縦
軸はSlとS s O2のエツチングレイトの比R(8
1)/R(sto2)である。71.72とも、真空中
にあるイオン源の内部にアルゴンガスを流スl 、 −
r 盲f19 W iFIの笛力か只n Xi n−”
Tnrr )−lイ層る。71は、本発明の方法によ
り、このアルゴン雰囲気を持つ真空装置にさらにガス導
入管からフッ素ガスを導入し、フッ素ガス雰囲気中で試
料に、XeBrエキシマレーザ−を一括照射してエツチ
ングを行い、同時に50eV、加速でイオンビームを照
射した場合のエツチングレイト選択比である。72は、
従来の方法によシ、アルゴン雰囲気を持つ真空装置にさ
らにガス導入管からフッ素ガスを導入し、フッ素ガス雰
囲気中で1 keV加速でイオンビームエツチングを行
った場合のエツチングレイト選択比で、レーザービーム
の照射は行っていない。FIG. 7 shows the etching rate selectivity when etching is performed using a XeBr excimer laser in a fluorine atmosphere. The horizontal axis in FIG. 7 is the fluorine partial pressure in the vacuum apparatus, and the vertical axis is the etching rate ratio R (8
1)/R(sto2). 71.72 In both cases, argon gas is flowed inside the ion source in vacuum, -
r blind f19 W iFI's flute power or just n Xi n-”
Tnrr)-l layer. According to the method of the present invention, fluorine gas is further introduced from the gas introduction tube into the vacuum apparatus having an argon atmosphere, and the sample is irradiated with a XeBr excimer laser at once in the fluorine gas atmosphere to perform etching. This is the etching rate selectivity when ion beam irradiation is performed at an acceleration of 50 eV. 72 is
According to the conventional method, fluorine gas is further introduced from a gas introduction tube into a vacuum apparatus with an argon atmosphere, and the laser beam is No irradiation was performed.
71と72との比較から、71に示した本発明によるフ
ッ素雰囲気中でのイオンビーム照射を併用シタレーザー
ビームエツチングでは、72に示した従来の方法による
フッ素雰囲気中でのイオンビームエツチングよシもエツ
チングレイトが遥かに大きく、本発明によるレーザービ
ーム照射の効果が杉めて大きいことがわかる。From a comparison between 71 and 72, it is found that the ion beam etching combined with ion beam irradiation in a fluorine atmosphere according to the present invention shown in 71 is superior to the ion beam etching in a fluorine atmosphere by the conventional method shown in 72. It can be seen that the etching rate is much higher, and the effect of laser beam irradiation according to the present invention is much greater.
さらに、本発明による61.62及び71のイオンビー
ム照射を併用したレーザービームエツチングでは、低い
加速エネルギーではあるがイオンビーム照射を併用して
いるために、従来の方法による63.72の高い加速エ
ネルギーでのイオンビームエツチングの場合と同様にエ
ツチング断面は垂直で、マスク下のサイドエッチは少々
かった。Furthermore, in the laser beam etching using 61.62 and 71 ion beam irradiation according to the present invention, ion beam irradiation is also used, although the acceleration energy is low, so the high acceleration energy of 63.72 using the conventional method is As in the case of ion beam etching, the etching cross section was vertical, and there was some side etching under the mask.
また本発明による61.62及び71の場合では、従来
の方法による63及び72の場合よシもイオンの加速エ
ネルギーが低いためにイオン照射面のイオン衝撃による
損傷が極めて少なく、本発明の効果は明らかであった。In addition, in the cases of 61, 62 and 71 according to the present invention, the ion acceleration energy is lower than in the cases of 63 and 72 according to the conventional method, so damage caused by ion bombardment on the ion irradiated surface is extremely small, and the effect of the present invention is It was obvious.
以上詳細に述べた通シ、本発明によればStの810□
に対するエツチングレイト選択比を高めることができ、
さらにエツチング断面が垂直でかつイオン衝撃による損
傷の少ないエツチングが可能となる。また、レーザーを
集光照射することにょシ、任意の微細領域を、エツチン
グレイトの選択比良く直接エツチングすることが可能と
なる。このような本発明を電子デバイス製造プロセスの
ドライプロセス化において用いた場合、その有効性は多
大なものとなろう。According to the above detailed communication, according to the present invention, 810 □ of St.
It is possible to increase the etching rate selectivity for
Furthermore, it is possible to perform etching with a vertical etching cross section and less damage caused by ion bombardment. Moreover, by condensing laser irradiation, it becomes possible to directly etch any fine area with a good etching rate selectivity. If the present invention is used in a dry process for manufacturing electronic devices, it will be extremely effective.
第1図は、塩素及びフッ素の吸収係数の波長分布とレー
ザーの出力波長を示す図、第2図は、Siの吸収係数の
波長分布とレーザーの出力波長を示す図、第3図は、S
t O2の透過率の波長分布を示す図、第4図は、本
発明のエツチング方法を用いた第1の実施例を示す真空
装置の断面図、第5図は、本発明のエツチング方法を用
いた第2の実施例を示す真空装置の断面図、第6図及び
第7図は、本発明にょるSi 、 5in2のエツチン
グレイト選択比を従来の方法によるエツチングレイト選
択比と比較した図である。
40.50・・・真空装置、41.51・・・試料、4
2.52・・・ガス導入管、43.53・・・塩素分子
又ハフッX分子、44.54・・・エキシマレーザ−1
45,55・・・レーザービーム、46.56・・・窓
、47.57・・・活性化したエツチング種、48゜5
8・・・イオン分、49.59・・・イオンビーム、5
10 ・・・ 子句I0゛1川省M反身4憶 。
第1図
浪 長 (眠
第2図
波 長 (n肌)
第3図
波長(rL亀)Figure 1 is a diagram showing the wavelength distribution of the absorption coefficient of chlorine and fluorine and the laser output wavelength, Figure 2 is a diagram showing the wavelength distribution of the absorption coefficient of Si and the output wavelength of the laser, and Figure 3 is a diagram showing the wavelength distribution of the absorption coefficient of Si and the output wavelength of the laser.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a vacuum apparatus showing a first embodiment using the etching method of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the wavelength distribution of the transmittance of tO2. 6 and 7 are diagrams comparing the etching rate selection ratio of Si, 5in2 according to the present invention with the etching rate selection ratio according to the conventional method. . 40.50... Vacuum device, 41.51... Sample, 4
2.52...Gas introduction pipe, 43.53...Chlorine molecule or Huff-X molecule, 44.54...Excimer laser-1
45,55... Laser beam, 46.56... Window, 47.57... Activated etching species, 48°5
8...Ion portion, 49.59...Ion beam, 5
10... Child verse I0゛1 River Province M anti-body 4 memories. Figure 1 Wavelength (Sleep Figure 2 Wavelength (n skin) Figure 3 Wavelength (rL turtle)
Claims (1)
あるStに、XeBrエキシマレーザ−、XecLエキ
シマレーザ−またけXeFエキシマレーザ−を照射し、
同時にイオンビームを照射してエツチングすることを特
徴とするレーザービームエツチング法。(1) Irradiate St in a fluorine gas atmosphere or a chlorine gas atmosphere with a XeBr excimer laser, a XecL excimer laser, and a XeF excimer laser,
A laser beam etching method characterized by simultaneous ion beam irradiation and etching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5563284A JPS60198827A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Laser beam etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5563284A JPS60198827A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Laser beam etching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60198827A true JPS60198827A (en) | 1985-10-08 |
Family
ID=13004160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5563284A Pending JPS60198827A (en) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | Laser beam etching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60198827A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0191425A (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-11 | Hitachi Ltd | Method and device for surface treatment |
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US7504644B2 (en) | 2003-01-24 | 2009-03-17 | Hans Wilfried Peter Koops | Method and devices for producing corpuscular radiation systems |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP5563284A patent/JPS60198827A/en active Pending
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US7238294B2 (en) | 2002-05-16 | 2007-07-03 | Nawotec Gmbh | Procedure for etching of materials at the surface with focussed electron beam induced chemical reactions at said surface |
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