JPS62256432A - ドライエツチング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路製造等に使用するドライエツチ
ング装置に係シ、％に低温・低損傷で処理するに適した
ドライエツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路等の製造工程で愛用されるドライエツチ
ング法には、プラズマエツチング法や反応性スパッタエ
ツチング法があり、これらは現在広く使用されている、
これらのエツチング法に於ては１反応ガスを減圧下で放
電してラジカルやイオンなどの反応種を発生させ、被エ
ツチング基板の我面と反応させてエツチングを行うもの
である。

このようなドライエツチング法は、加工精度に於て溶液
エツチング法よシ優れている為、加工寸法が微細化して
１μｍからサブμｍレベルのパターンの加工が必要とな
っている状況下では、益々重要な技術となっている。し
かしながら、プラズマエツチング法や反応性スパンタエ
ッチング法に於ては、放電容器内忙被エツチング基板を
設置する為、荷電粒子による被エツチング基板の損傷が
生じやすく、またプラズマの熱輻射などによってレジス
トが劣化するなどの問題点がある。

このような問題点を解決する新しいドライエツチング装
置が本発明者らＫよって考案され特開昭６１−２２６２
８号公報に記述されている。前記出願では、準安定励起
種を発生する手段と、上記準安定励起種を被エツチング
基板の設置された反応室に移動させる手段と、エツチン
グに用いるプロセスガスを上記反応室に導入する手段と
が備えられ、上記準安定励起種と上記反応ガスとの反応
により生成した活性種によって上記被エツチング基板を
エツチングする装置が例示されている。このような装置
構成によって、準安定励起種発生部（放電部）から離れ
た位置で被エツチング基板をエツチングできるようにな
った為、荷電粒子による基板の損傷やプラズマからの熱
輻射にぶるレジストの劣化を大幅に抑えた低温のドライ
エツチングが可能になった。このような系における反応
のメカニズムについては不明な点が多いが、準安定励起
種がハロゲン元素を含有するプロセスガスと衝突する際
、準安定励起種が保有している励起エネルギーをプロセ
スガスに伝達し、該プロセスガスを分解したり又該プロ
セスガスを活性化してエツチング反応を誘起するものと
考えられる。

前記の準安定励起種の脱励起反応によるエツチング方法
は、低温下でかつ荷電粒子による損傷をほとんど受ける
ことな〈実施できるという長所はあるものの、所望のエ
ツチング反応を進行させる為にハロゲン元素を含有する
プロセスガス以外の第３のガスを混入させる場合には、
エツチング速度が大１１１ｇＫ低下するという問題点が
めった。

従来から上記の如く所望のエツチング反応を進行させる
為に７７ｊｇ３のガスを混入させるという例は多くアシ
、−例として所望のエツチング反応を進行させる為にＣ
ＨＦ５　Ｋ　Ｈ冨ガスを混入する例（特開昭５７−１９
０３２０号公報）、７レオンガスに酸素を混入する例（
特開昭５３−２９２３７号公報）などを挙げることがで
きる。

しかしながら本発明の対象となる準安定励起種の脱励起
反応を利用するドライエツチング方法に於て第３のガス
が混入し九場合に前記のような問題点が生じるのは、準
安定励起種がハロゲン元素を含有するプロセスガスと共
に第３のガスとも均等に衝突してエネルギー伝達を行う
ことに起因している。その結果、準安定励起種の利用効
率が大幅に低下し、エツチング速度の低下を引き起こし
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来方法に於ては、ハロゲン元素、を含有するプロ
セスガスと所望のエツチング反応を進行させる為の第３
のガスとが準安定励起種と均等に衝突し該準安定励起種
の脱励起反応を誘起させる点に問題点かあつ九。

本発明の目的は上記の問題点を解決することにロシ、前
記の準安定励起種との衝突に起因する脱励起反応をハロ
ゲン元素を含有するプロセスガスとの反応！／ｃ優先的
に行わせると共に前記の第３のガスによって準安定励起
種が失活する確率を大幅に低減することができる装置を
提供することに６る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、被処理基板を収容する反応室に導入され
る準安定励起種、ハロゲン元素を含有するプロセスガス
、及び第３のガスの導入口の位置をそれぞれ調整し、前
記の準安定励起種とハロゲン元素を含有するプロセスガ
スとの反応が優先的に行なわれるようＫすることによっ
て達成される。

〔作用〕

それによって、放電室で生成して反応室に導かれた準安
定励起種が第３のガスと衝突して失活する確率は大幅に
低下し、ハロゲン元素を含有するプロセスガスと効率曳
く反応し、エツチング反応が促進される。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図によシ説明する。図に
於て１は反応室、２は被処理基板でろシ基板台３に設置
されている。４は準安定励起種発生の為のガスの貯蔵部
でら〕、貯蔵部４がら流出シタカスは弁５．マス７０−
コントロ−ｔ−６Ｊ−経たのち準安定励起種発生部７で
準安定励起種に変換される。本実施例では２．、４５　
ＧＨｚのマイクロ波放電にて準安定励起種を発生させた
。８はマイクロ波成源である。ガス貯蔵部４に窒素ガス
を貯蔵すると、準安定励起種発生部７では準安定励起窒
素分子Ｎｆ（Ａ’Σｔ）が生成する。マイクロ波放電に
よって同時に発生したイオンや電子は再結合反応にニジ
消失するが、該準安定励起窒素分子は２．１秒の寿命を
有する為、管９を経て反応室１に入った段階に於ても励
起状態に留っている。

いつ７・ホう、１０ｒｉハロゲン元素を含有するプロセ
スガスの貯蔵部でるり、目的に応じてＣ１２゜ＳＦａ　
、ＣＦ４　、ＣＣ１ａ　、ＳＦｇなどを貯蔵する。貯蔵
部１０から流出したプロセスガスは弁１１、マスフロー
コントローラー１２　ヲＭ７’ｔ（７）チ管１３及び１
４に分岐して反応室１に流入する。

図に於て１５は前記の第３のガスを貯蔵する為の貯蔵部
であう目的に応じてＨｚ、０２などを貯蔵する。貯蔵部
１５から流出した第３のガスは弁１６、マスフローコン
トローラー　１７　’ｋｆｊ−タ（Ｄ　チ管１８及び１
９に分岐して反応室１に流入する。

なお、２１は排気装置で＝１、エツチング反応の結果生
成したガスや未反応のガスは管２０を経由して排気され
る。

上記の装置構成によシ、ｆ９から反応室ＩＫ流入した準
安定励起種は、管１３及び１４から流入するハロゲン元
素を含有するプロセスガスと優先的に反応し、反応によ
って生成した生成物は続いて管１８及び管１９から流入
したｇ３のガスと反応して最終的に基板台３に設置され
た被処理基板２をエツチングする。

図に示すように本実施例に於ては、第３のガスの導入’
１ｉ１８及び１９はハロゲン元素を含有するプロセスガ
スの導入管１３及び１４ニジ下流側に設けられ、かつ被
処理基板２ニジ上流側に設けられている。しかしながら
、第３のガス導入管１８及び１９の位置はプロセスガス
導入ｆ１３及び１４と被処理基板２との間である必要は
ない。例えば、炭素原子とハロゲン原子を含有するプロ
セスガス（例えばフレオン系ガス）を用いる場合。

反応の結果、被処理基板２面にカーボンが検出されるこ
とがアシ、カーボンの析出を抑える為には僅かな酸素を
添加することが有効であるが、このような事例の場合、
前記第３のガス（この場合酸素）の導入管１８及び１９
の位置は、被処理基板２の位置よシ若干ガス下流側にあ
っても所期の目的は達成することができる。これは第３
のガスの導入管１８及び１９から反応室１に流入した第
３のガスが排気装置２１の慟ら卑によって多くは管２０
の方向（ガス下流側）に流れるが、一部は反応室１内に
拡散する為である。

尚、本実施例に於てはプロセスガスにのみノーロゲン元
素が含有され、第３のガスには含有されない事例をのべ
たが、第３のガスが、ハロゲン元素を富有する場合にも
本発明の趣旨を生かして拡張することができる。例えば
、反応ガスとしてＣｔｚとＮＦ３やＣ１ｘ　とＣＣＬ　
４のように共にノーロゲン元素を含むような系について
は、準安定励起種と優先的に反応させたいガスをプロセ
スガス導入他のガスを第３のガスとして使用するようガ
ス貯蔵部にそれぞれのガスを貯蔵すればよい。

本発明は長寿命を有する準安定励起種の脱励起反応を利
用して被処理基板を低温・低損傷でドライエツチングす
るものであるが、低温・低損傷でドライエツチングする
技術として最近注目されているものに光励起エツチング
法がある。本発明の実施例でのべた装置構成に加えて、
光照射にＬリプロセスガス及び又は被処理基板を励起す
るための光源や該光源からの光を反応室内に導入するた
めの光導入窓を備えた装置に拡張することＫよって、準
安定励起種の脱励起反応と光誘起反応との相來効果によ
ってエツチング効率を高めることができる。

尚、放電で生成したイオンなどの荷電粒子は再結合反応
が進行するため放電部（準安定励起種発生部）から離れ
るに従いその量は急速に減少するが、反応室に荷電粒子
が入室するのを確実に抑えるためには、反応室直前にイ
オンコレクターを設置するとよい。

半導体プロセスで多用されている基板を加熱する方式が
本発明に於ても有効なことは言うまでもなく、加熱手段
を導入することＫよ）エツチング速度を高めることがで
きる。また、基板を均一にエツチングするために基板設
置台に回転機構を備えることも有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、準安定励起種発生部で生成した準安定
励起種は反応３４に導入された際優先的にハロゲン元素
金言イするプロセスガスと反応するので、第３のガスと
の衝突によシ失活する割合は、大幅に低減され、その結
果被処理基板のエツチング効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１因は本発明の一実施例を示す装置構成図である。 １・・・反応室、２・・・被処理基板、３・・・基板台
、４゜１０．１５・・・ガス貯蔵部、６，１２．１７・
・・マスフローコントローラー、７・・・準安定励起種
発生部。 ８・・・電源、９．２０・・・管、１３．１４・・・プ
ロセスガス導入管、１８．１９・・・第３のガスの導入
管。 ２１・・・排気装置。 第　ｌ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理基板を収容する反応室と、準安定励起種を発
   生する手段と、生成した該準安定励起種を前記反応室に
   導入する手段と、ハロゲン元素を含有するプロセスガス
   を前記反応室に導入する手段と、所望のエッチング反応
   を進行させる為に第３のガスを前記反応室に導入する手
   段とを有し、前記準安定励起種と前記プロセスガスとの
   接触する空間領域よりも下流側に前記第３のガスの導入
   口を設けたことを特徴とするドライエッチング装置。 ２、前記第３のガスの導入口を前記準安定励起種と前記
   プロセスガスとの接触する空間領域と前記被処理基板の
   設置された空間領域との間に設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のドライエッチング装置。