結晶性SiC膜の光エッチングとその表面反応の解明

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SiCのエッチャントガスClF_3は反応性が非常に高く、とくに紫外光照射するとステンレス性チャンバ-内壁とも反応し、その反応生成物がガスの分析を複雑にしていた。そこで今回チャンバ-の材質をテフロンにしたところ、従来ClF_3特有の吸収と考えていた300〜400nmにかけての振動スペクトルが、実際は塩素と不純物による中間生成物のスペクトルであることが明らかに成り、かつClF_3自身の吸収も300nmから短波長域にかけて一様に吸収が増加するだけの単純な物質であることがわかった。この様にテフロンチャンバ-を用いることによってガス雰囲気に左右されることが無くなったので、反応メカニズムを解明する目的で、レ-ザ-照射後の発光スペクトル観測を行った。純粋なClF_3をKrFエキシマレ-ザ-光で励起すると、282nmにのみ、また193nmのArFレ-ザ-では215および282nmの両方に強い発光ピ-クが観察された。これらの発光種を特定する目的で、本年度購入した四重極型質量分析計で測定したところ、KrFレ-ザ-照射よりもArFレ-ザ-照射時のほうがClFが多量に生成されることがわかり、この条件下ではSiCのエッチング速度も3倍以上であることが明らかに成った。上記測定結果を基に、SiC基板に対して水平方向からArFレ-ザ-光を、垂直方向からKrFレ-ザ-光を同時照射できる実験装置を試作した。実験条件は5TorrのClF_3を5ccmでフロ-させ、これに水平方向から50mJ/cm^2のArFレ-ザ-光を照射し、ClFを生成させると同時に、垂直方向から基板表面に露光した回路パタ-ン状のKrFレ-ザ-光(1J/cm^2)でClFの吸着した試料界面を直接励起した。これによってKrFレ-ザ-光照明部分のみをレジストなしで選択的にエッチングすることに成功した。形成したポリSiC試料の最小エッチング幅は1.5μm、エッチング深さは1000Åであった。