(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガス供給手段と、触媒体と、この触媒体の加熱手段と、グロー放電開始電圧以下の電界を印加する電界印加手段と、エッチング又はアッシングされるべき基体又は膜付き基体を支持するサセプタとを有する気相加工装置において、
前記電界印加手段が、グロー放電開始電圧以下であって直流電圧に交流電圧を重畳さ せた電圧、又は絶対値がグロー放電開始電圧以下の交流電圧を印加する電源を有してい る
ことを特徴とする気相加工装置。
【請求項２】
グロー放電開始電圧以下であって、直流電圧に、高周波電圧と低周波電圧とを重畳させた電圧が印加される、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項３】
グロー放電開始電圧以下であって、高周波電圧と低周波電圧とを重畳させた電圧が印加される、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項４】
前記高周波電圧の周波数が１〜１００ＭＨｚ、前記低周波電圧の周波数が１ＭＨｚ以下である、請求項２又は３に記載した気相加工装置。
【請求項５】
前記サセプタと前記電界印加用の電極との間に前記触媒体が設置される、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項６】
前記サセプタと前記反応ガス供給手段との間に前記触媒体と前記電界印加用の電極とが設置されている、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項７】
前記触媒体又は前記電界印加用の電極がコイル状、メッシュ状、ワイヤー状又は多孔板状に形成されている、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項８】
前記サセプタの近傍に荷電粒子照射手段が設置されている、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項９】
所定の電極間に電圧を印加して気相加工室内をクリーニングするためのプラズマ放電形成手段が設けられている、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項１０】
前記気相加工が減圧又は常圧下で行なわれる、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項１１】
前記触媒体が８００〜２０００℃の範囲であってその融点未満の温度に加熱され、この加熱された触媒体により前記反応ガスの少なくとも一部を触媒反応又は熱分解反応させて生成した反応種又はラジカルによって、−１００℃〜５００℃の温度に保持した基板又は基板上の膜が気相エッチング又は気相アッシングされる、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項１２】
前記反応ガスとして、ハロゲン又はその化合物ガス、又は酸化性ガスが使用される、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項１３】
タングステン、トリア含有タングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミックス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって、前記触媒体が形成されている、請求項１に記載した気相加工装置。
【請求項１４】
前記反応ガスを成膜用の原料ガスに変更し、この原料ガスの供給によって前記基体上に所定の膜を成膜するようにも構成された、請求項１に記載した気相加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多結晶シリコン膜やフォトレジスト膜などを気相エッチング又は気相アッシングする気相加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板上に形成した多結晶シリコン層をゲート電極に用いたＭＯＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor field effect transistor)である例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を構成するに際し、上記多結晶シリコン層の気相エッチング法が採用されている。
【０００３】
こうした気相エッチング法としては、従来、プラズマ放電を利用して反応ガスを励起させ、それを基板又は基板上の膜に照射して反応させ、反応生成物を気体化してエッチングする。このようなプラズマを用いた反応性エッチングでは、通常は、集合電子とイオンは易動度の違いにより、プラズマポテンシャル（陰極降下）が生じ、その電位勾配によって加速される。この電位による電界は基板に垂直であるため、イオン、ラジカルは基板に垂直に照射され、これによりエッチング選択性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたエッチングは、プラズマを使用することから、次の如き欠点を有している。
【０００５】
（１）プラズマ電界の不均一性、ゆらぎ、プラズマ誘起電荷等による基板上の電界不均一性が生じ、これらによってトランジスタへのダメージ、ショート等（ゲート酸化膜などのチャージアップ又は放電破壊、配線間の放電など）が発生することがある。この現象は、特に、プラズマのオン／オフ時に発生し易い傾向にある。
（２）プラズマからの発光による紫外線損傷の可能性がある。
（３）プラズマによって装置内壁の金属がダメージを受け、金属原子のクロスコンタミネーションを発生することがある。
（４）大面積でのプラズマ放電が難しく、定在波の発生もあり、均一性が得にくい。
（５）装置が複雑でかつ高価であり、メンテナンスが繁雑である。
【０００６】
こうしたプラズマによる問題点は、プラズマ放電によってフォトレジストのアッシング（灰化）を行う場合にも同様に生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、イオン、ラジカルなどの反応種の運動エネルギーを十二分にコントロールして、基板にダメージを与えることなしに、エッチング（更にはアッシング）を高選択的に行える装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、反応ガス供給手段と、触媒体と、この触媒体の加熱手段と、グロー放電開始電圧以下の電界を印加する電界印加手段と、エッチング又はアッシングされるべき基体又は膜付き基体を支持するサセプタとを有する気相加工装置において、
前記電界印加手段が、グロー放電開始電圧以下であって直流電圧に交流電圧を重畳さ せた電圧、又は絶対値がグロー放電開始電圧以下の交流電圧を印加する電源を有してい る
ことを特徴とする気相加工装置に係るものである。
【００１０】
本発明の装置によれば、反応ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体に対し、グロー放電開始電圧以下（即ち、パッシェンの法則によるプラズマ発生電圧以下）の、直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧、又は絶対値がグロー放電開始電圧以下の交流電圧を印加することによる電界を作用させて運動エネルギーを与えているので、次に示すような顕著な作用効果が得られる。
【００１１】
（１）反応種又はその前駆体に対し、触媒体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて上記電圧による指向性の加速電圧を与えるため、運動エネルギーが大きくなって基体上に効率良く導け、化学反応及び基体への衝突等によりエッチング又はアッシングが進行する。このために、あたかも反応性イオンエッチングと同じような異方性エッチングとなるので、低ダメージで紫外線損傷なしに高精細なパターンエッチング又はアッシングを行うことができる。従って、従来の反応性エッチングの欠点をカバーし、垂直に入射してくるイオンの衝撃により、高い異方性エッチングが可能となることから、例えば、多結晶Ｓｉの選択エッチング、Ｓｉ上のＳｉＯ2 の選択エッチング、スパッタ効果によるＡｌ合金のエッチング、Ａｌ上のＡｌ2 Ｏ3 の除去、更には銅や高融点金属のエッチング、高ドーズのイオン注入後のレジスト変質層の除去を容易かつ良好に行える。
（２）印加する加速電圧〔直流電圧（ＤＣ）に低周波電圧重畳（ＡＣ／ＤＣ）、直流電圧に高周波電圧重畳（ＲＦ／ＤＣ）等〕の種類とその値、触媒体の加熱温度、触媒体の種類、反応ガスの選択や条件によって、エッチング選択比を自由に設定でき、高異方性エッチング、等方的なエッチング、更にエッジ部分の傾斜角度のコントロール、選択比を１にして表面の平坦化を行える等の如く、変化に富んだ微細加工が可能である。
（３）プラズマの発生がないので、プラズマによるダメージやショート、紫外線損傷、金属のクロスコンタミネーション等がない。
（４）触媒体で生成された反応種（イオン、ラジカル等）を電界で独立してコントロールし、効率良く基体上に導けるので、反応ガスの利用効率が高く、処理速度を早め、これによって生産性向上と反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
（５）プラズマによる反応性エッチングに比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。この場合、減圧下又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現する。
（６）反応種の運動エネルギーが大きいために、大面積での処理が可能になると共に、基体温度を低温化しても処理が可能となり、大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）も使用でき、この点でもコストダウンが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の装置においては、前記電界として、グロー放電開始電圧以下の直流電圧（即ち、パッシェンの法則により決まるプラズマ発生電圧以下、例えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上）に交流電圧を重畳させた電圧、又は交流電圧（即ち、パッシェンの法則により決まるプラズマ発生電圧以下（交流電圧の場合はその絶対値で）、例えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上）を印加すると、直流電圧に重畳させた交流電圧、又は交流電圧により微妙な電界変化での運動エネルギーを反応種（イオン、ラジカル等）に与えることができるため、直流電圧によって前記反応種またはその前駆体を前記基体の側へ指向させること等の上記した作用効果に加えて、複雑な形状を有する基体表面（凹凸段差等）に設けられた膜を任意の選択比、任意の傾斜角度等で微細加工することができる。
【００１４】
この場合、前記交流電圧を高周波電圧及び／又は低周波電圧としてよく、また例えば、グロー放電開始電圧以下であって、直流電圧に、高周波電圧と低周波電圧とを重複させた電圧を印加したり、或いは、グロー放電開始電圧以下であって、高周波電圧と低周波電圧とを重複させた電圧を印加してよい。この場合、高周波電圧の周波数を１〜１００ＭＨｚ、低周波電圧の周波数を１ＭＨｚ以下とするのがよい。
【００１５】
本発明の装置においては、前記基体又は前記サセプタと前記電界印加用の電極との間に前記触媒体を設置することができる。この場合、前記反応ガスを導出するガス供給口を前記電極に形成するのがよい。
【００１６】
また、前記基体又は前記サセプタと前記反応ガス供給手段との間に前記触媒体と前記電界印加用の電極とを設置してよい。
【００１７】
前記触媒体又は前記電界印加用の電極はコイル状、メッシュ状、ワイヤー状又は多孔板状に形成してよく、またガス流に沿って複数個又は複数枚配設してよい。これによってガス流を効果的に形成しつつ、触媒体とガスとの接触面積を増大させ、触媒反応を促進し、反応ガスの利用効率を高め、エッチング速度を向上させ、生産性の向上、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、エッチング又はアッシングによる加工時又は加工中に前記触媒体の触媒作用で反応ガス中にイオンが発生し、これにより基体がチャージアップしてエッチング又はアッシングの加工ムラが生じることがある。これを防止するために、前記反応種又はその前駆体に荷電粒子（電子ビーム又はプロトンなど、特に電子ビーム）を照射してイオンを中和することが望ましい。即ち、前記サセプタの近傍に荷電粒子照射手段が設置されているのがよい。
【００１９】
そして、エッチング等の気相加工後に、前記基体を加工室外に取り出し、所定の電極間（例えば前記のサセプタと対向電極との間）に電圧を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって前記加工室内をクリーニングすること（反応ガスはＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 など）によって、気相加工時に室内の内壁面や各構成部材に付着した異物をエッチング除去することができるので、ダストが低減し、歩留及び品質向上によるコストダウンが可能となる。これは、気相加工を行なう装置をそのまま用いて実現することができるので、室外へ構成部材を取り出してクリーニングする必要がなく、このために作業性が向上し、生産性向上によるコストダウンが可能となる。また、前記触媒体も同時にクリーニングできるが、室外へ取り出して別途クリーニングしてもよい。
【００２０】
本発明に基づく上記の気相加工は、具体的には、前記触媒体を８００〜２０００℃の範囲であってその融点未満の温度に加熱し（例えば触媒体に通電してそれ自体の抵抗加熱によって加熱し）、この加熱された触媒体により前記反応ガスの少なくとも一部を触媒反応又は熱分解反応させて生成した前記反応種又はその前駆体（ラジカルなど）によって、−１００℃〜５００℃の温度に保持した基板又は基板上の膜を気相エッチング又は気相アッシングするものである。
【００２１】
ここで、触媒体の加熱温度が８００℃未満であると、反応ガスの触媒反応又は熱分解反応が不十分となってエッチング等の加工速度が低下し易く、また２０００℃を超えると触媒体の構成材料が膜中に混入して膜の電気的特性を阻害し、膜質低下を生じ、また、触媒体の融点以上の加熱は、その形態安定性が失われるので、回避するのがよい。触媒体の加熱温度は、その構成材料の融点未満であって１１００℃〜１８００℃であるのが好ましい。
【００２２】
また、基板温度は、−１００℃〜５００℃が好ましく、より好ましくは常温〜２００℃とすれば、効率的で高品質の加工を行なえる。基板温度が５００℃を超えると、例えば集積回路装置において活性領域の不純物のドーピング濃度分布が熱の影響で変化し易くなる。
【００２３】
本発明に基づく気相加工では、プラズマや光励起を必要とせずに、上記のような低温での熱処理が可能となるため、基板、例えばガラス基板として、歪点が４７０〜６７０℃と低いガラスを用いることができる。これは、安価で、薄板化が容易であり、大型化（１ｍ2 以上）が可能であり、また長尺ロール化されたガラス板を作製できる。例えば、長尺ロール化ガラス板上に、上記手法を用いて、連続して又は非連続に処理することができる。
【００２４】
本発明による気相加工に使用する前記反応ガスは、不活性のＮｅ、Ａｒ、Ｈｅ等の希釈ガス（キャリアガス）をベースにした、フロン系、塩素系等のハロゲン又はその化合物ガス、又は酸素等の酸化性ガス（例えばＣＦ4 ＋Ｈｅ希釈Ｏ2 ）であってよい。
【００２５】
上記の如き反応ガスを使用することによって、多結晶シリコン、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、シリコン−ゲルマニウム、炭化ケイ素、化合物半導体（ガリウム−ナイトライド、ガリウム−ひ素、ガリウム−リン等の半導体膜をエッチングし、酸化シリコン、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）等の不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化クロム等の絶縁性膜をエッチングし、タングステン、窒化タングステン、チタン、窒化チタン、モリブデン、窒化モリブデン、タンタル、窒化タンタル等の高融点金属、アルミニウム、アルミニウム合金（１％Ｓｉ入り、１〜２％Ｃｕ入りのものを含む。）、シリサイド、銅等の金属膜をエッチングし、又はフォトレジスト等の有機膜をエッチング又はアッシングすることができる。
【００２６】
また、タングステン、トリア含有タングステン、モリブテン、白金、パラジウム、バナジウム、シリコン、アルミナ、金属を付着したセラミックス、及び炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料によって、前記触媒体を形成することができる。この触媒体は反応ガスによってエッチングされないことが望ましい。なお、触媒反応又は熱分解反応でのエッチングガス、反応性ガスによる触媒体の劣化防止のために、白金、白金コートセラミック、パラジウム、パラジウムコートセラミック等の耐腐食性の材料で触媒体を形成するのがよい。
【００２７】
また、本発明に基づく気相加工装置は、前記反応ガスを成膜用の原料ガスに変更し、この原料ガスの供給によって前記基体上に所定の膜を成膜する（即ち、触媒ＣＶＤ法による気相成膜を行う）ようにもなされるのがよい。例えば、マスクを用いて前記反応ガスによるバイアス触媒エッチングで膜を選択的に除去し、連続して酸化性ガスによるバイアス触媒アッシングでマスクとしてのフォトレジスト膜を除去し、連続して成膜用の原料ガスに変更し、バイアス触媒ＣＶＤ法により前記基体上に所定の膜を成膜してもよい（即ち、加熱された前記触媒体に原料ガスを接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体にグロー放電開始電圧以下の電界を作用させて運動エネルギーを与え、基体上に所定の膜を成膜してもよい）。この時、バイアスにはＡＣ／ＤＣ、ＲＦ／ＤＣのいずれを採用してもよい。
【００２８】
これによって、気相加工を行う装置をそのまま用い、ガスを変更するだけでＣＶＤにより成膜すること等ができるので、作業性が向上し、生産性向上によるコストダウンが可能となる。即ち、薄膜エッチングとフォトレジストアッシング、更にＣＶＤ膜形成が、連続して作業できるので、不純物汚染の低減による膜質向上、作業性向上での生産性向上によるコストダウンが可能となる。
【００２９】
この触媒ＣＶＤ法による気相成長は、具体的には、前記触媒体を８００〜２０００℃の範囲であってその融点未満の温度に加熱し（例えば触媒体に通電してそれ自体の抵抗加熱によって加熱し）、この加熱された触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒反応又は熱分解反応させて生成した前記堆積種又はその前駆体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に減圧又は常圧下で熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積させるものである。
【００３０】
この場合、堆積種又はその前駆体に対し、触媒体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて上記電圧（特にグロー放電開始電圧以下、即ちパッシェンの法則によるプラズマ発生電圧以下の直流電圧又は直流電圧に交流電圧を重畳した電圧、例えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上）による加速電圧を与えるため、運動エネルギーが大きくなって基体上に効率良く導けると共に、基体上での泳動及び生成過程の膜中での拡散が十分となる。従って、従来の触媒ＣＶＤ法に比べて、触媒体で生成された堆積種（イオン、ラジカル等の反応種）の運動エネルギーを電界で独立してコントロールできるため、生成膜の基体との密着性向上、生成膜密度の向上、生成膜均一性又は平滑性の向上、ビアホールなどへの埋め込み性とステップカバレージの向上、基体温度の更なる低温化、生成膜のストレスコントロール等が可能となり、高品質膜（例えばバルクに近い物性のシリコン膜や金属膜）が実現する。しかも、プラズマの発生がないので、プラズマによるダメージがなく、低ストレスの生成膜が得られる。
【００３１】
ここで、触媒体の加熱温度が８００℃未満であると、原料ガスの触媒反応又は熱分解反応が不十分となって堆積速度が低下し易く、また２０００℃を超えると触媒体の構成材料が堆積膜中に混入して膜の電気的特性を阻害し、膜質低下を生じ、また、触媒体の融点以上の加熱は、その形態安定性が失われるので、回避するのがよい。触媒体の加熱温度は、その構成材料の融点未満であって１１００℃〜１８００℃であるのが好ましい。
【００３２】
また、基板温度は、室温〜５５０℃が好ましく、より好ましくは１５０〜４００℃とすれば、効率的で高品質の成膜を行なえる。基板温度が５５０℃を超えると、安価なガラスが使えず、基板材質に制約が生じ、生産性が悪く（スループットダウンとなり）、膜厚、膜質の均一性も悪くなり易く、また集積回路用のパッシベーション膜を成膜するときには、熱の影響によって不純物のドーピング濃度分布が変化し易くなる。
【００３３】
通常の熱ＣＶＤ法でポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）を形成する場合では、基板温度を約６００〜９００℃とする必要があるが、この触媒ＣＶＤに基づく成膜では、プラズマや光励起を必要とせずに、上記のような低温での熱ＣＶＤが可能となることが極めて有利である。この触媒ＣＶＤ時の基板温度が上記したように低いため、基板、例えばガラス基板として、歪点が４７０〜６７０℃と低いガラスを用いることができる。これは、安価で、薄板化が容易であり、大型化（１ｍ2 以上）が可能であり、また長尺ロール化されたガラス板を作製できる。例えば、長尺ロール化ガラス板上に、上記手法を用いて、薄膜を連続して又は非連続に作製することができる。
【００３４】
この気相成長に使用する前記原料ガスは、水素系キャリアガス（Ｈ2 、Ｈ2 ＋Ａｒ、Ｈ2 ＋Ｎｅ、Ｈ2 ＋Ｈｅ等）をベースにした、下記の（ａ）〜（ｏ）のいずれかであってよい。
（ａ）水素化ケイ素又はその誘導体
（ｂ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスとの混合物
（ｃ）水素化ケイ素又はその誘導体と、周期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物
（ｄ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスと、周期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物
（ｅ）アルミニウム化合物ガス
（ｆ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は酸素を含有するガスとの混合物
（ｇ）インジウム化合物ガス
（ｈ）インジウム化合物ガスと、酸素を含有するガスとの混合物
（ｉ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機化合物ガス
（ｊ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体との混合物
（ｋ）チタンの塩化物と、窒素及び／又は酸素を含有するガスとの混合物
（ｌ）銅化合物ガス
（ｍ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は水素化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体及び／又は銅化合物ガスとの混合物
（ｎ）炭化水素又はその誘導体
（ｏ）炭化水素又はその誘導体と水素ガスとの混合物
【００３５】
上記の如き原料ガスを使用することによって、多結晶シリコン、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、シリコン−ゲルマニウム、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、化合物半導体（ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ等）等の半導体薄膜、酸化シリコン、ＰＳＧ（リンシリゲートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）等の不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タンタンル、酸化アルミニウム、酸化インジウム等の絶縁性薄膜、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、窒化タングステン、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等の高融点金属、シリサイド、銅、アルミニウム、アルミニウム−シリコン又はアルミニウム−シリコン−銅等からなる金属薄膜を気相成長させることができる。
【００３６】
そして、前記原料ガスを供給する前に、前記触媒体を水素系ガス雰囲気中で加熱処理することが望ましい。これは、原料ガスの供給前に触媒体を加熱すると、酸化されて触媒体の構成材料が放出され、これが成膜された膜中に混入することがあるが、触媒体を水素系ガス雰囲気中で加熱することによってそのような混入を解消することができる。従って、成膜室内に所定の水素系キャリアガスを供給した状態で触媒体を加熱し、次いで原料ガスを供給することがよい。
【００３７】
本発明は、シリコン半導体装置、シリコン半導体集積回路装置、シリコン−ゲルマニウム半導体装置、シリコン−ゲルマニウム半導体集積回路装置、化合物半導体装置、化合物半導体集積回路装置、炭化ケイ素半導体装置、炭化ケイ素半導体集積回路装置、液晶表示装置、エレクトロルミネセンス表示装置、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）装置、発光ポリマー表示装置、発光ダイオード表示装置、ＣＣＤエリア／リニアセンサ装置、ＭＯＳセンサ装置、強誘電体メモリー装置又は太陽電池装置を製造するのに好適である。
【００３８】
次に、本発明を好ましい実施の形態について更に詳細に説明する。
【００３９】
図１〜図１４について、本発明の実施の形態の参考となる第１の例を説明する（但し、本発明の実施の形態で採用可能な構成を含む：以下の他の参考例も同様）。
【００４０】
＜ＤＣバイアス触媒エッチング法とその装置＞
この例では、ＣＦ4ガス等の反応ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体にグロー放電開始電圧以下の電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板上の多結晶シリコン等の所定の膜を気相エッチングするに際し、基板と対向電極との間にグロー放電開始電圧以下の直流電圧（パッシェンの法則で決まる１ｋＶ以下の直流電圧）を印加し、前記反応種又はその前駆体を基板の側へ指向させる。以下、この例によるエッチング法をＤＣバイアス触媒エッチング法と称する。
【００４１】
このＤＣバイアス触媒エッチング法は、図１〜図３に示す如き装置を用いて実施される。
【００４２】
この装置（ＤＣバイアス触媒エッチング装置）によれば、フッ化炭素（例えばＣＦ4 ）等の反応ガス４０は、必要に応じてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ2 等の希釈又はキャリアガスと共に、供給導管４１からシャワーヘッド４２の供給口４３を通して気相エッチング室４４へ導入される。室４４の内部には、エッチングされるべき多結晶シリコン層等の薄膜５６を有するガラス等の基板１を支持するためのサセプタ４５と、耐熱性の良い（望ましくは触媒体４６と同じか或いはそれ以上の融点を有する材質の）シャワーヘッド４２と、コイル状の白金コートのセラミックス、タングステン等の触媒体４６と、更には開閉可能なシャッター４７とがそれぞれ配されている。なお、サセプタ４５とエッチング室４４との間には磁気シール５２が施されている。また、エッチング室４４は前工程を行なう前室５３に後続され、ターボ分子ポンプ５４等でバルブ５５を介して排気される。
【００４３】
そして、基板１はサセプタ４５内のヒーター線５１等の加熱手段で必要あれば加熱され、また触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、白金コートセラミックスの場合は約１２００℃、セラミックスコートタングステンの場合は約１６００〜１７００℃）に加熱されて活性化される。触媒体４６の両端子は直流又は交流の触媒体電源４８に接続され、この電源からの通電により所定温度に加熱される。また、シャワーヘッド４２は加速電極として、導管４１を介して可変の直流電源（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９の正極側に接続され、サセプタ４５（従って、基板１）との間に１ｋＶ以下の直流バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００４４】
このＤＣバイアス触媒エッチング法を実施するには、まず、気相エッチング室４４を１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒに排気してから基板を約１００〜２００℃に昇温すると共に、図１に示す状態から、図２に示すように、ＣＦ4 等の反応ガス４０をシャワーヘッド４２の供給口から導入し、８００〜２０００℃（例えば約１２００℃）に加熱された白金コートのセラミックス等の触媒体４６に接触させ、その後、シャッター４７を開ける。
【００４５】
反応ガス４０の少なくとも一部は触媒体４６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分解反応によって、高エネルギーを与えられたフッ素等の反応種、ラジカル集団（即ち、反応種又はその前駆体）を形成する。こうして生成した反応種５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板１の側へ指向させて、エッチングの選択性を発現せしめ、−１００℃〜５００℃（例えば常温〜１００℃）に保持された基板１上の多結晶シリコン等の所定の膜５６を気相エッチングする。
【００４６】
こうして、プラズマを発生することなく、反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触媒作用とその熱エネルギーに直流電界による加速エネルギーを加えた指向性の運動エネルギーを与えるので、反応ガスを効率良く反応種に変えて基体上に効率良く導け、化学反応及び基板への衝突等によりエッチングを進行する。このために、あたかも反応性イオンエッチングと同じような高い異方性エッチングとなるので、低ダメージで紫外線損傷なしに高精細な微細パターンエッチング（又はアッシング）を行うことができる。
【００４７】
従って、従来の反応性エッチングの欠点をカバーし、垂直に入射してくるイオンの衝撃により、異方性エッチングが可能となることから、例えば、多結晶Ｓｉの選択エッチング、Ｓｉ上のＳｉＯ2 の選択エッチング、スパッタ効果によるＡｌ合金のエッチング、Ａｌ上のＡｌ2 Ｏ3 の除去、更には銅や高融点金属のエッチング、高ドーズのイオン注入後のレジスト変質層の除去を容易かつ良好に行える。
【００４８】
また、印加する加速電圧４９、触媒体４６の加熱温度、触媒体４６の種類、反応ガス４０の選択や条件によって、エッチング選択比を自由に設定でき、等方的なエッチング、更にエッジ部分の傾斜角度のコントロール、選択比を１にして表面の平坦化を行える等の如く、変化に富んだ微細加工が可能である。
【００４９】
しかも、触媒体４６で生成された反応種（イオン、ラジカル等）を直流電界で独立してコントロールし、効率良く基板上に導けるので、反応ガスの利用効率が高く、処理速度を早めて生産性向上と反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
【００５０】
また、基板温度を低温化しても反応種の運動エネルギーが大きいために、大面積でのエッチングが可能であると共に、基板温度の低温化によって、スループット向上による生産性向上でのコストダウン、基板温度ムラの低減による膜厚及び膜質の均一性向上が可能となり、大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、この点でもコストダウンが可能となる。しかも、上記した反応種の加速のための電極として、反応ガス供給用のシャワーヘッド４２を兼用できるので、構造が簡略となる。シャワーヘッド４２はまた、均一なガス吹出しが可能であるため、エッチングムラ又はアッシングムラが生じにくい。
【００５１】
また、勿論のことであるが、エッチング時にプラズマの発生がないので、プラズマによるダメージやショート、紫外線損傷、金属のクロスコンタミネーション等がなく、プラズマエッチング法（反応性エッチング法）に比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。
【００５２】
この場合、減圧下（例えば１０-3〜数Ｔｏｒｒ）又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現する。そして、常圧タイプでも上記の電界を加えるので、高選択性のエッチングを行える。この場合も、減圧タイプよりも常圧タイプの方がスループットが大であり、生産性が高く、コストダウンが可能である。
【００５３】
減圧タイプの場合は、直流電圧は真空度（反応ガス流量）や反応ガス種類等によって左右されるが、いずれにしても、グロー放電開始電圧以下の任意の電圧に調整する必要がある。常圧タイプの場合は、反応ガス及び反応種の流れが基板上の膜の膜質に悪影響を及ぼさないように、基板上に排ガス流が接しないように排気を調整することが望ましい。
【００５４】
上記のエッチングにおいて、触媒体４６による副射熱のために、基板温度は上昇するが、上記したように、必要に応じて温度調節装置、例えば基板加熱用ヒーター５１（又は基板冷却用の冷媒供給手段）を設置してよい。また、触媒体４６はコイル状（これ以外にメッシュ、ワイヤー状、多孔板状もよい。）としているが、更にガス流方向に複数段（例えば２〜３段）として、ガスとの接触面積を増やすのが、触媒反応の促進による反応ガスの利用効率の向上、処理速度の向上の点で望ましい。なお、このエッチングにおいて、基板１をサセプタ４５の下面においてシャワーヘッド４２の上方に配しているので、室４４内で生じたパーティクルが落下して基板１又はその上の膜に付着することがないので、ダスト低減による歩留及び品質向上が可能となる。もちろん、この逆に、基板１をサセプタ４５の上面に置いてシャワーヘッド４２の下方に配してもよい（この時は、生産性向上等が可能となる）。
【００５５】
更に、この例において、上記のＤＣバイアス触媒エッチングを行なった後に、図４に示すように、基板１をエッチング室４４外に取り出し、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等の反応ガス５７を導入し（真空度は１０-2〜数Ｔｏｒｒ）、基板１のサセプタ４５と対向電極であるシャワーヘッド４２との間に高周波電圧５８（又は直流電圧）を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって室４４内をクリーニングすることができる。この場合のプラズマ発生電圧は１ｋＶ以上、例えば２〜３ｋＷで電圧は１．５〜２．０ｋＶとする。
【００５６】
即ち、気相エッチング時に室４４内の内壁面やサセプタ４５、シャワーヘッド４２、シャッター４７、更には触媒体４６等の各構成部材に付着した異物をエッチング除去することができるので、ダストが低減し、歩留及び品質向上によりコストダウンが可能となる。これは、気相加工を行なう装置をそのまま用いて実現することができるので、室４４外へ構成部材を取り出してクリーニングする必要がなく、このために作業性が向上し、生産性向上によるコストダウンが可能となる。なお、触媒体４６も同時にクリーニングできる（但し、触媒体電源４８はオフとする。）が、室４４外へ取り出して別途クリーニングしてもよい。
【００５７】
なお、上記したエッチングされるべき薄膜５６は、図１〜図３の装置において、反応ガス４０の代わりに成膜用の原料ガスを供給し、触媒ＣＶＤ法によって所定の薄膜５６を気相から成膜することができる。即ち、図５に示す状態から、図６に示すように、シランガス等の原料ガス１４０をシャワーヘッド４２の供給口から導入し、８００〜２０００℃（例えば約１６５０℃）に加熱されたタングステン等の触媒体４６に接触させ、しかる後にシャッター４７を開ける。
【００５８】
原料ガス１４０の少なくとも一部は触媒体４６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分解反応によって、高エネルギーをもつシリコン等のイオン、ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成する。こうして生成したイオン、ラジカル等の堆積種１５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板１の側へ指向させて、室温〜５５０℃（例えば２００℃）に保持された基板１上に多結晶シリコン等の所定の膜５６を気相成長させる。
【００５９】
こうして、成膜時もプラズマを発生することなく、反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触媒作用とその熱エネルギーに直流電界による加速エネルギーを加えた指向性の運動エネルギーを与えるので、原料ガスを効率良く反応種に変えて、直流電界により基板１上に均一に熱ＣＶＤで堆積することができる。この堆積種５６は基板１上で泳動し、薄膜中で拡散するので、緻密でステップカバレージの良い平坦かつ均一な薄膜５６を形成できる。
【００６０】
従って、このようなＤＣバイアス触媒ＣＶＤは、従来の触媒ＣＶＤのコントロールファクタである基板温度、触媒体温度、真空度（原料ガス流量）、原料ガス種類等に比べ、独立した任意の直流電界で薄膜生成をコントロールすることを追加するのが特長である。このため、生成膜の基板との密着性をはじめ、生成膜密度、生成膜均一性又は平滑性、ビアホールなどへの埋め込み性とステッップカバレージを向上させ、基板温度を一層低温化し、生成膜のストレスコントロール等が可能となり、高品質膜（例えばバルクに近い物性のシリコン膜や金属膜）が得られる。しかも、触媒体４６で生成された反応種（イオン、ラジカル等）を直流電界で独立してコントロールし、効率良く基板上に堆積できるので、原料ガスの利用効率が高く、生成速度を早めて生産性向上と原料ガス削減によるコストダウンを図れる。
【００６１】
そして、上述のＤＣバイアス触媒エッチングと同様に、基板温度を低温化しても堆積種の運動エネルギーが大きいために、目的とする良質の膜が得られ、基板温度の低温化が可能となり、またプラズマの発生がないので、プラズマによるダメージがなく、低ストレスで密度、均一性、密着性のよい高品質膜が得られる。
【００６２】
上記のプロセスをまとめると、図７に概略的に示すように、基体Ｓ上の絶縁膜などの膜ＩＬ上にフォトレジストＰＲを所定パターンに形成した後、反応ガスによるバイアス触媒エッチングで膜ＩＬの一部を除去し、連続して反応ガスによるバイアス触媒アッシングでフォトレジスト膜ＰＲを除去し、更に連続して成膜用の原料ガスに変更し、バイアス触媒ＣＶＤにより基体Ｓ上に所定の膜ＵＬを形成することができる。これによって、薄膜のエッチング、フォトレジストのアッシング、ＣＶＤ膜の形成を基本的に同一構成の装置で連続して行えるので、不純物汚染の低減による膜質向上、作業性向上での生産性向上によるコストダウンが可能となる。
【００６３】
この場合、バイアス触媒エッチングにおいては、希釈ガス又はキャリアガスとして、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ2 、又はそれらの混合した不活性ガスに反応ガスを添加したものを使用してよい。バイアス触媒アッシングにおいては、希釈ガス又はキャリアガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ2 、又はそれらの混合した不活性ガスに酸化性ガスを添加したものを使用してよい。そして、フォトレジスト膜は完全に除去することが必要である。また、バイアス触媒ＣＶＤにおいては、Ｈ2 、Ｈ2 ＋Ａｒ、Ｈ2 ＋Ｎｅ、Ｈ2 ＋Ｈｅ、Ｈ2 ＋Ａｒ＋Ｎｅ＋Ｈｅ等のように、Ｈ2 ガスをベースとした水素系キャリアガスに各原料ガスを添加したものを使用してよい。
【００６４】
上記の薄膜５６は、特開昭６３−４０３１４号公報等に示されている従来の触媒ＣＶＤ装置で形成することができる。この触媒ＣＶＤ装置によれば、図８に示すように、例えば水素化ケイ素（例えばモノシラン）ガス１４０（及び必要に応じてＢ2 Ｈ6 やＰＨ3 などのドーピングガス）は供給導管から室１４１へ導入される。堆積室１４１の内部には、基板１を支持するためのサセプター１４２と、このサセプターに対向配置されたコイル状の触媒体４６とがそれぞれ配されている。そして、基板１は外部加熱手段１４４（例えば電熱手段）で加熱され、また触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、タングステンの場合は約１７００℃）に加熱して活性化される。
【００６５】
そして、堆積室１４１内では、雰囲気を窒素から水素系ガスに換気（約１５〜２０分）してから約２００〜８００℃に昇温し、シランガスが触媒体４６と接触して触媒的に分解し、低温（例えば３００℃）に保持された基板１上に堆積する。堆積時間は成長させる多結晶シリコン層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水素系ガスを窒素に換気し、基板１を取出す。このようにして、触媒体４６による触媒反応または熱分解反応によって、高エネルギーをもつシリコン原子又は原子の集団を形成し、絶縁性基板１上に堆積させるので、通常の熱ＣＶＤ法における堆積可能温度より著しく低い低温の領域で多結晶シリコン層を堆積させることができる。
【００６６】
＜ＭＯＳＴＦＴの製造＞
次に、この例によるＤＣバイアス触媒エッチング法を用いたＭＯＳＴＦＴの製造例を示す。
【００６７】
図８又は図５〜図６に示した成膜装置を用い、まず、図９の（１）に示すように、石英ガラス、結晶化ガラスなどの絶縁基板１（歪点８００〜１４００℃、厚さ０．１ｍｍ〜数ｍｍ）の一主面に、特開昭６３−４０３１４号公報等に示されている触媒ＣＶＤ法（基板温度２００〜８００℃）又は上述したＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度は室温〜５５０℃、例えば２００〜３００℃、真空度は１０-1〜１０-3Ｔｏｒｒ、例えば１０-2Ｔｏｒｒ、バイアス電圧は１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）によって、多結晶シリコン膜７を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば０．１μｍ）の厚みに成長させる。
【００６８】
この場合、成膜室内の雰囲気を窒素から水素系ガスに換気（約１５〜２０分）してから基板１を約２００〜３００℃に昇温し、成膜室内の真空度を１０-1〜１０-3Ｔｏｒｒ（例えば１０-2Ｔｏｒｒ）とし、例えば水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ（Standard cc per minute :以下、同様) 、モノシラン１５〜２０ＳＣＣＭ（及び必要に応じてＢ2 Ｈ6 や、ＰＨ3 などのドーピングガスも含む。）を導入する。
【００６９】
基板１は、室温〜５５０℃（例えば２００〜３００℃）に加熱し、また触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、例えばタングステン線を約１６５０℃）に加熱して活性化する。水素系キャリアガスと原料ガスを加熱されたタングステン等の触媒体４６に接触させる。
【００７０】
水素系キャリアガスと原料ガスの少なくとも一部は触媒体４６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分解反応によって、高エネルギーをもつシリコンイオン、ラジカル、水素イオンの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成する。その後、シャッター４７を開けて、生成したイオン、ラジカル等の堆積種１５０（又はその前駆体）を基板１上に堆積させる。或いは、グロー放電開始電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板１の側へ指向させて、室温〜５５０℃（例えば２００〜３００℃）に保持された基板１上に多結晶シリコン膜７を気相成長させる。
【００７１】
こうして、厚さが例えば０．１μｍ程度の多結晶シリコン膜７を堆積させる。この堆積時間は成長させる層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水素系ガスを窒素に換気し、基板１を取出す。
【００７２】
そして次に、多結晶シリコン層７をチャンネル領域とするＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）の作製を行なう。
【００７３】
即ち、図９の（２）に示すように、例えば、熱酸化処理（９５０℃）、又はヘリウム（Ｈｅ）ガス希釈の酸素ガス及びモノシランガス供給下での上記と同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法によって多結晶シリコン層７の表面に厚さ例えば３５０Åのゲート酸化膜８を形成する。ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法でゲート酸化膜８を形成する場合、基板温度及び触媒体温度等は上記したものと同様であるが、水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ、モノシランガス１５〜２０ＳＣＣＭ、Ｈｅ希釈Ｏ2 ガス１〜２ＳＣＣＭとしてよい。
【００７４】
次いで、図９の（３）に示すように、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不純物濃度制御のために、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト９でマスクし、Ｐ型不純物イオン（例えばＢ+ ）１０を例えば３０ｋＶで２．７×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量で打込み、多結晶シリコン膜７の導電型をＰ型化した多結晶シリコン層１１とする。
【００７５】
次いで、図９の（４）に示すように、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不純物濃度制御のために、今度はＮチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト１２でマスクし、Ｎ型不純物イオン（例えばＰ+ ）１３を例えば５０ｋＶで１×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量で打込み、多結晶シリコン膜７のＰ型を補償した多結晶シリコン層１４とする。
【００７６】
次いで、図１０の（５）に示すように、ゲート電極材料としてのリンドープド多結晶シリコン膜１５を例えば水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ、ＰＨ3 ５〜１０ＳＣＣＭ、モノシランガス１５ＳＣＣＭの供給下での上記と同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度２００〜３００℃）又は通常の減圧ＣＶＤ法（基板温度６２０℃）によって厚さ例えば４０００Åに堆積させる。
【００７７】
次いで、図１０の（６）に示すように、フォトレジスト１６を所定パターンに形成し、これをマスクにして、図１〜図３に示した上述のＤＣバイアス触媒エッチング法（希釈ガス（キャリアガス）１５０ＳＣＣＭ、ＣＦ4 ＋Ｈｅ希釈Ｏ2 ５〜１０ＳＣＣＭ、触媒体温度は白金コートセラミックスで１２００℃、基板温度常温〜１００℃）によって、多結晶シリコン膜１５をゲート電極形状にパターニングする。
【００７８】
更に、希釈ガス（キャリアガス）１５０ＳＣＣＭ、酸化性ガス（例えば、Ｈｅ希釈Ｏ2 ）５〜１０ＳＣＣＭによるＤＣバイアス触媒アッシングでフォトレジスト１６を除去する。しかる後に図１０の（７）に示すように、例えば９００℃で６０分間、Ｏ2 中での酸化処理でゲート多結晶シリコン膜１５の表面に酸化膜１７を形成する。
【００７９】
次いで、図１０の（８）に示すように、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト１８でマスクし、Ｎ型不純物である例えばＡｓ+ イオン１９を例えば７０ｋＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量でイオン注入し、９５０℃で４０分間、Ｎ2 中でのアニールによって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのＮ+ 型ソース領域２０及びドレイン領域２１をそれぞれ形成する。
【００８０】
次いで、図１１の（９）に示すように、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト２２でマスクし、Ｐ型不純物である例えばＢ+ イオン２３を例えば３０ｋＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量でイオン注入し、９００℃で５分間、Ｎ2 中でのアニールによって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＰ+ 型ソース領域２４及びドレイン領域２５をそれぞれ形成する。
【００８１】
次いで、図１１の（１０）に示すように、全面に通常のＣＶＤ法又は上記したと同様の触媒ＣＶＤ法によって、水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭは共通として、１〜２ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＯ2 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でＳｉＯ2 膜２６を例えば２００〜３００℃で５００Åの厚みに、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ3 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でＳｉＮ膜２７を例えば２００〜３００℃で２０００Åの厚みに積層し、更に、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＢ2 Ｈ6 、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＰＨ3 、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＯ2 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でボロン及びリンドープドシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜２８をリフロー膜として例えば２００〜３００℃で６０００Åの厚みに形成し、このＢＰＳＧ膜２８を例えば９００℃でＮ2 中でリフローする。
【００８２】
次いで、図１１の（１１）に示すように、上記の絶縁膜の所定位置に上記と同様の条件でＤＣバイアス触媒エッチング法（但し、希釈ガス又はキャリアガスをベースに反応ガスはＣＦ4 ＋Ｈｅ希釈のＯ2 ）によりコンタクト窓開けを行い、同様に、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト除去を行い、しかる後に各コンタクトホールを含む全面にアルミニウムなどの電極材料をスパッタ法等で１５０℃で１μｍの厚みに堆積し、これを上記と同様の条件でＤＣバイアス触媒エッチング法（但し、希釈ガス又はキャリアガスをベースに反応ガスはＣＣｌ4 ＋Ｈｅ希釈のＯ2 ）によりパターニングし、同様に、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト除去を行い、しかる後にＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＦＴのそれぞれのソース又はドレイン電極２９（Ｓ又はＤ）とゲート取出し電極又は配線３０（Ｇ）を形成し、トップゲート型の各ＭＯＳトランジスタを形成する。
【００８３】
なお、上記のアルミニウムをＤＣバイアス触媒ＣＶＤで形成すれば、例えば、ＤＣバイアス触媒エッチング、ＤＣバイアス触媒アッシング、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤの如き順に連続した作業を同じ装置を用いて行うことができる。
【００８４】
＜ＬＣＤの製造＞
次に、この例によるＤＣバイアス触媒エッチング法を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ）の液晶駆動基板（以後、ＴＦＴ基板と称する。）の製造例を示す。
【００８５】
図８又は図５〜図６に示した成膜装置を用い、まず、図１２の（１）に示すように、画素部及び周辺回路部において、石英ガラス、結晶化ガラスなどの絶縁基板１（歪点８００〜１４００℃、厚さ０．１ｍｍ〜数ｍｍ）の一主面に、上述したＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度は室温〜５５０℃、例えば２００〜３００℃、真空度は１０-1〜１０-3Ｔｏｒｒ、例えば１０-2Ｔｏｒｒ、バイアス電圧印加の場合は１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ））によって、多結晶シリコン膜６７を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば０．１μｍ）の厚みに成長させる。
【００８６】
この場合、成膜室内の雰囲気を窒素から水素系ガスに換気（約１５〜２０分）してから成膜室内の真空度を１０-1〜１０-3Ｔｏｒｒとし、例えば水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ、モノシランガス１５〜２０ＳＣＣＭ（及び必要に応じてＢ2 Ｈ6 や、ＰＨ3 などのドーピングガスも含む。）を上述したと同様にして導入する。
【００８７】
基板１は上述したと同様にして室温〜５５０℃（例えば２００〜３００℃）に加熱し、また触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、例えばタングステン線を１７００〜１８００℃）に加熱して活性化する。そして、原料ガスを加熱されたタングステン等の触媒体４６に接触させる。
【００８８】
原料ガスの少なくとも一部は触媒体４６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分解反応によって、高エネルギーをもつシリコンイオン、ラジカル、水素イオンの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成し、基板１上に堆積させる。或いは、生成したイオン、ラジカル等の堆積種１５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電界を作用させて運動エネルギーを与え、基板１の側へ指向させて、室温〜５５０℃（例えば４００℃）に保持された基板１上に多結晶シリコン膜６７を気相成長させる。
【００８９】
こうして、厚さが例えば０．１μｍ程度の多結晶シリコン膜６７を堆積させる。この堆積時間は成長させる層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水素を窒素に換気し、基板１を取出す。
【００９０】
次いで、図１２の（２）に示すように、フォトレジストマスクを用いて多結晶シリコン膜６７をパターニングし、各部のトランジスタ活性層を形成する。
【００９１】
次いで、図１２の（３）に示すように、例えば、熱酸化処理（９５０℃）、又はＨｅ希釈の酸素ガス及びモノシランガス供給下での上記と同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法によって多結晶シリコン膜６７の表面に厚さ例えば３５０Åのゲート酸化膜６８を形成する。ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法でゲート酸化膜６８を形成する場合、基板温度及び触媒体温度等は上記したものと同様であるが、水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ、モノシランガス１５〜２０ＳＣＣＭ、Ｈｅ希釈Ｏ2 ガス１〜２ＳＣＣＭとしてよい。
【００９２】
次いで、トランジスタ活性層６７のチャンネル領域の不純物濃度制御のためにＢ+ 又はＰ+ 等の所定の不純物のイオン注入を行なった後、図１２の（４）に示すように、ゲート電極材料として、例えばアルミニウムをスパッタリングで厚さ例えば４０００Åに堆積させるか、或いは、多結晶シリコン膜を水素系キャリアガスをベースに１５〜２０ＳＣＣＭのモノシランガスの供給下での上記と同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法（基板温度２００〜３００℃）によって厚さ例えば４０００Åに堆積させる。その後、リン拡散等により高濃度、低抵抗多結晶シリコン膜を形成する。そして、フォトレジストマスク１６０を用いて、ゲート電極材料層を上記と同様の条件でＤＣバイアス触媒エッチング法によってゲート電極７５の形状にパターニングする。なお、ＤＣバイアス触媒アッシング法によるフォトレジストマスクの除去後に、例えば９００℃で６０分間、Ｏ2 中での酸化処理でゲート多結晶シリコン膜７５の表面に酸化膜を形成してよい。
【００９３】
次いで、図１３の（５）に示すように、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト７８でマスクし、Ｎ型不純物である例えばＡｓ+ （又はＰ+ ）イオン７９を例えば７０ｋＶで１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量でイオン注入し、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト膜を除去し、９５０℃で４０分間、Ｎ2 中でのアニールによって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのＮ+ 型ソース領域８０及びドレイン領域８１をそれぞれ形成する。
【００９４】
次いで、図１３の（６）に示すように、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト８２でマスクし、Ｐ型不純物である例えばＢ+ イオン８３を例えば３０ｋＶで１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 のドーズ量でイオン注入し、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト膜を除去し、９００℃で５分間、Ｎ2 中でのアニールによって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＰ+ 型ソース領域８４及びドレイン領域８５をそれぞれ形成する。
【００９５】
なお、上記の図１３の（５）及び（６）に示したフォトレジスト７８、８２はそれぞれ溶解除去するが、これを良好に行なうために、上述したＤＣバイアス触媒エッチング装置においてアッシング用の反応ガス（例えばＯ2 又はＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 など）を供給し、基板温度約２００℃、触媒体温度約１６００℃として１ｋＶ以下（例えば５００Ｖ）の直流バイアス電界を印加する。これによって生成したラジカル等の反応種によってフォトレジスト表面の不溶物をアッシング除去する。しかる後、フォトレジストを溶媒で処理して完全に溶解除去する。なお、このようなアッシングは、前述した図９〜図１１のＭＯＳＴＦＴの製造においても同様に行なってよい。反応ガスの種類やＤＣバイアス条件、及びフォトレジストの状態によっては、アッシング除去のみでフォトレジストを完全に除去できるので、その後の溶媒処理は不要である。
【００９６】
次いで、図１３の（７）に示すように、全面に上記したと同様のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法によって、水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭは共通とし、１〜２ＳＣＣＭのＨｅ希釈Ｏ2 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でＳｉＯ2 膜を例えば２００〜３００℃で５００Åの厚みに、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ3 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でＳｉＮ膜を例えば２００〜３００℃で２０００Åの厚みに積層し、更に、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＢ2 Ｈ6 、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＰＨ3 、１０〜２０ＳＣＣＭのＨｅ希釈のＯ2 、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4 供給下でボロン及びリンドープドシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜をリフロー膜として例えば２００〜３００℃で６０００Åの厚みに形成し、このＢＰＳＧ膜を例えば９００℃のＮ2 中でリフローする。これらの絶縁膜の積層によって層間絶縁膜８６を形成する。なお、このような層間絶縁膜は、上記とは別の通常の方法で形成してもよい。
【００９７】
次いで、図１４の（８）に示すように、上記の絶縁膜８６の所定位置に上述したと同様の条件でＤＣバイアス触媒エッチング法によりコンタクト窓開けを行い、同様に、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト除去を行い、しかる後に各コンタクトホールを含む全面にアルミニウムなどの電極材料をスパッタ法等で１５０℃で１μｍの厚みに堆積し、これを上述したと同様のＤＣバイアス触媒エッチング法によりパターニングし、同様に、ＤＣバイアス触媒アッシング法によりフォトレジスト除去を行い、しかる後に画素部のＮチャンネルＭＯＳＴＦＴのソース電極８７、周辺回路部のＰチャンネルＭＯＳＴＦＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＦＴのソース電極８８、９０とドレイン電極８９、９１をそれぞれ形成する。
【００９８】
なお、上記のアルミニウムをＤＣバイアス触媒ＣＶＤで形成すれば、例えば、ＤＣバイアス触媒エッチング、ＤＣバイアス触媒アッシング、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤの如き順に連続した作業を同じ装置によって行うことができる。
【００９９】
次いで、表面上にＳｉＯ2 等の層間絶縁膜９２をバイアス触媒ＣＶＤ法又は触媒ＣＶＤ法で形成した後、図１４の（９）に示すように、画素部において層間絶縁膜９２及び８６にコンタクトホールを開け、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：インジウム酸化物にスズをドープした透明電極材料）を真空蒸着法等で全面に堆積させ、パターニングしてドレイン領域８１に接続された透明画素電極９３を形成する（なお、この時、触媒エッチング及びアッシングでコンタクトホール開けとフォトレジスト膜除去をそれぞれ行ってもよい）。こうして、透過型のＬＣＤのＴＦＴ基板を作製することができる。なお、上記した工程は、反射型のＬＣＤのＴＦＴ基板の製造にも同様に適用可能である。
【０１００】
図１５について、本発明の実施の形態の参考となる第２の例を説明する。
【０１０１】
この例では、上述した第１の参考例のＤＣバイアス触媒エッチング法及びその装置において、図１５に示すように、基板１又はサセプタ４５の近傍に荷電粒子又はイオン（例えばエレクトロン）シャワー１００を配設していることが特徴的である。従って、上述した第１の参考例による作用効果に加えて、次の優れた作用効果が得られる。
【０１０２】
即ち、上述した多結晶シリコン膜等のエッチング時又はエッチング中に触媒体４６の触媒作用で反応ガス中にイオン等の反応種又はその前駆体が発生し、これにより基板１がチャージアップしてエッチングムラを生じることがあるが、例えば上記のエレクトロンシャワー１００から上記イオン等に電子を照射することによって基板１上のチャージを中和し、そのチャージアップを十分に防止することができる。特に、基板１が絶縁物からなっていると、電荷を蓄積し易いため、エレクトロンシャワー１００の使用は効果的である。
【０１０３】
図１６について、本発明の実施の形態の参考となる第３の例を説明する。
【０１０４】
この例では、上述した第１の参考例のＤＣバイアス触媒エッチング法及びその装置において、図１６に示すように、反応種を加速するための電極を基板１と触媒体４６との間に配されたメッシュ電極１０１としていることが特徴的である。
【０１０５】
即ち、基板１と触媒体４６との間に、ガス通過孔１０１ｃを有する複数のメッシュ電極１０１ａと１０１ｂとを配し、これらの間に１ｋＶ以下のＤＣ電圧４９を印加して、上述したと同様に、触媒体４６による反応ガスの分解で生成した反応種に基板１の方向への運動エネルギーを付与している。従って、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果に加えて、予め設計、加工した加速電極をメッシュ電極１０１として基板１と触媒体４６との間の間隙内に容易に挿入でき、また、加速電極を加速効率を高める形状に予め加工した後に配設することができる。なお、メッシュ電極１０１とシャワーヘッド４２は共に、耐熱性の良い（望ましくは触媒体４６と同じか或いはそれ以上の融点を有する材質）からなっているのがよい。
【０１０６】
図１７について、本発明の実施の形態の参考となる第４の例を説明する。
【０１０７】
この例では、上述した第３の参考例と比べ、加速用の一方のメッシュ電極１０１ａを触媒体４６とシャワーヘッド４２との間に、加速用の他方のメッシュ電極１０１ｂを基板１と触媒体４６との間にそれぞれ配置している点が異なっている。
【０１０８】
従って、この例では、上記メッシュ電極１０１ａと１０１ｂとが触媒体４６の両側に存在していることから、生成した反応種を基板１の方へより指向させ易いものと考えられる。メッシュ電極１０１ａ及び１０１ｂは、シャワーヘッド４２と共に、触媒体４６と同じか或いはそれ以上の融点を有する材質の高耐熱性材料で形成されていることが望ましい。
【０１０９】
図１８について、本発明の実施の形態の参考となる第５の例を説明する。
【０１１０】
この例では、上述した加速電極１０１の形状を図１８（Ａ）の多孔板状、図１８（Ｂ）のメッシュ状とし、ガス流を妨げることなしに効率良く加速作用を発揮させている。このような形状は、触媒体４６についても同様に適用できるものである。
【０１１１】
図１９について、本発明の実施の形態の参考となる第６の例を説明する。
【０１１２】
この例では、上述した第１の参考例のＤＣバイアス触媒エッチング装置を常圧下で操作する場合において、ガス流が基板１上の膜に接触しないように、例えばサセプタ４５に通気孔１０２を形成し、基板１の周辺域から排ガス１０３を上方へ導き、排気口（図示せず）へと流動させている。
【０１１３】
従って、常圧で操作しても、基板１上の膜又は基板を汚染することはない。また、常圧タイプであることから、装置構成がシンプルとなり、スループットも向上する。
【０１１４】
図２０〜図２３について、本発明の実施の形態の参考となる第７の例を説明する。
【０１１５】
上述した各参考例では、基板１をシャワーヘッド４２の上方に配したが、この例では、図２０に示すように、基板１をシャワーヘッド４２の下方に配している点のみが異なり、他の構成や、操作方法は同様である。従って、基本的には、上述した第１の参考例と同様の作用効果が得られる。
【０１１６】
具体的な構成例としては、常圧タイプが挙げられ、まず図２１に示すように、回転式のヒータ付きサセプタ４５上に基板１を自転式の台１０４を介して複数枚配置し、サセプタ中心孔内に導管兼回転軸１０５を有する回転式のシャワーヘッド４２から反応ガス４０を供給し、触媒体４６（但し、電源は図示省略：以下、同様）による反応種をＤＣ電源４９によるＤＣ電界中で基板１上に導き、その上の膜をエッチングする。排ガスはサセプタ４５の周囲から下方へ導かれる。
【０１１７】
この例の場合、複数の基板１及びシャワーヘッド４２を回転させながら反応種を基板方向へ加速してエッチングするため、量産性が良い上にガスの分布が一様となり、エッチングの均一性が向上する。
【０１１８】
また、図２２に示す例では、自転式のヒータ１０６付きサセプタ４５が円錐形のバッファ１０７の周りで公転する自公転式とし、各サセプタ４５上に基板１を固定し、円錐形のベルジャー１０８上のシャワーヘッド４２から反応ガス４０を供給し、触媒体４６による反応種をサセプタ４５（基板１）とメッシュ電極１０１との間に印加するＤＣ電圧４９によって加速し、基板１上の膜をエッチングする。
【０１１９】
この例の場合、円錐形のベルジャー内で複数の基板１を自公転させながら反応種を基板方向へ加速しているため、量産性が良い上にガスの分布が一様となり、エッチングの均一性が一層向上する。
【０１２０】
図２３は、別の連続式常圧エッチング装置の例を示し、搬送ベルト１０９上に基板１を配置し、シャワーヘッド４２から反応ガス４０を供給し、触媒体４６による反応種を搬送ベルト１０９（基板１）とメッシュ電極１０１との間に印加するＤＣ電圧４９によって加速し、基板１上の膜をエッチングする。排ガス１０３は基板１の上方へ導くので、膜への汚染等の問題はない。
【０１２１】
この例の場合、基板１を一方向へ搬送しながら反応種を基板方向へ加速し、かつ排ガスを上方へ排出しているので、エッチングの量産性が良く、常圧タイプであってもエッチングし易い。
【０１２２】
図２４について、本発明の実施の形態の参考となる第８の例を説明する。
【０１２３】
この例による成膜装置は、例えば５個のチャンバを選択的に用い、順次膜のエッチングが可能である。基板１はサセプタ４５に真空吸着され、ロードステーションのロボット１１０によりロード部１１１に装入されてティスパージョンヘッド１１２により各チャンバーに順次送られ、この間に基板面が下方を向く図１の如きフェイスダウンの状態でエッチングが行なわれる。但し、上述した触媒体４６や加速電極は図示省略している。
【０１２４】
この例の場合、積層膜のエッチングに有利であり、また基板１の熱源が上方にあるために対流効果が少なく、また基板１がフェイスダウンのためにパーティクルの付着も抑制できる。
【０１２５】
第１の実施の形態
図２５〜図２６について、本発明の第１の実施の形態を説明する。
【０１２６】
＜ＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法とその装置＞
本実施の形態では、ＣＦ4 ガス等の反応ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体にグロー放電開始電圧以下の電界を作用させて運動エネルギーを与え、絶縁基板上の多結晶シリコン等の所定の膜を気相エッチングするに際し、基板と対向電極との間にグロー放電開始電圧以下であって直流電圧に高周波電圧を重畳させた電圧（パッシェンの法則で決まる１ｋＶ以下の電圧）を印加し、前記反応種又はその前駆体を基板の側へ指向させると共に、微妙な電界変化での運動エネルギーを与える。以下、本実施の形態によるエッチング法をＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法と称する。
【０１２７】
このＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法は、図２５〜図２６に示す如き装置を用いて実施される。
【０１２８】
この装置（ＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング装置）によれば、図１〜図３で述べたと同様に、フッ化炭素（例えばＣＦ4 ）等の反応ガス４０は、必要に応じてＡｒ等の希釈又はキャリアガスと共に、供給導管４１からシャワーヘッド４２の供給口を通して気相エッチング室４４へ導入される。室４４の内部には、エッチングされるべき多結晶シリコン等の薄膜５６を有するガラス等の基板１を支持するためのサセプタ４５と、耐熱性の良い（望ましくは触媒体４６と同じか或いはそれ以上の融点を有する材質の）シャワーヘッド４２と、コイル状の白金コートのセラミックス、タングステン等の触媒体４６と、更には開閉可能なシャッター４７とがそれぞれ配されている。なお、サセプタ４５とエッチング室４４との間には磁気シールが施されている。また、室４４は前工程を行なう前室に後続され、ターボ分子ポンプ等でバルブを介して排気される。
【０１２９】
そして、基板１はサセプタ４５内のヒーター線等の加熱手段で必要あれば加熱され、また触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、白金コートセラミックスの場合は約１２００℃、白金コートタングステンの場合は約１６００〜１７００℃）に加熱されて活性化される。触媒体４６の両端子は直流又は交流の触媒体電源４８に接続され、この電源からの通電により所定温度に加熱される。また、シャワーヘッド４２は加速電極として、導管４１からロウパス（高周波）フィルタ１１３を介して可変の直流電源（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９の正極側に接続され、また整合回路１１４を介して高周波電源１１５（１００〜２００ＶP-P 及び１〜１００ＭＨｚ、例えば１５０ＶP-P 、１３．５６ＭＨｚ）に接続され、サセプタ４５（従って、基板１）との間に１ｋＶ以下の高周波電圧重畳の直流バイアス電圧が印加されるようになっている。
【０１３０】
このＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法を実施するには、まず、気相エッチング室４４内を１０-3〜１０-2Ｔｏｒｒに排気してから約１００〜２００℃に昇温すると共に、図２５に示す状態から、図２６に示すように、ＣＦ4 ガス等の反応ガス４０をシャワーヘッド４２の供給口から導入し、８００〜２０００℃（例えば約１２００℃）に加熱された白金コートのセラミックス等の触媒体４６に接触させ、その後、シャッター４７を開ける。
【０１３１】
反応ガス４０の少なくとも一部は触媒体４６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分解反応によって、高エネルギーを与えられたフッ素等の反応種、ラジカルの集団（即ち、反応種又はその前駆体）を形成する。こうして生成した反応種５０（又はその前駆体）にグロー放電開始電圧（約１ｋＶ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９の直流電圧に１００〜２００ＶP-P 、１３．５６ＭＨｚの高周波電源１１５の高周波電圧が重畳されたＲＦ／ＤＣバイアス電界を作用させて微妙な電界変化での運動エネルギーを与え、基板１の側へ指向させると共に、エッチングの選択性を十分に発現させ、−１００℃〜５００℃（例えば常温〜１００℃）に保持された基板１上の多結晶シリコン等の所定の膜５６をエッチングする。
【０１３２】
こうして、プラズマを発生することなく、反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触媒作用とその熱エネルギーに（直流＋高周波）電界による電界変化を伴う加速エネルギーを加えた指向性の運動エネルギーを与えるので、反応ガスを効率良く反応種に変えて、基板上に効率良く導け、（直流＋高周波）電界により化学反応及び基板への衝突等によりエッチングが進行する。このために、あたかも反応性イオンエッチングと同じような高い異方性エッチングとなるので、低ダメージで紫外線損傷なしにパターンエッチング又はアッシングを行うことができると共に、直流電圧に重畳させた高周波電圧により微妙な電界変化での運動エネルギーを反応種（イオン、ラジカル等）に与えることができるため、上述した第１の参考例で述べた作用効果に加えて、複雑な形状を有する基体表面（凹凸段差等）に設けられた膜を任意の選択比、任意の傾斜角度等で微細加工することができる。
【０１３３】
従って、従来の反応性エッチングの欠点をカバーし、（直流＋高周波）電界下で垂直に入射してくるイオンの衝撃により、高い異方性エッチングが可能となることから、高精細な微細加工、例えば、多結晶Ｓｉの選択エッチング、Ｓｉ上のＳｉＯ2 の選択エッチング、スパッタ効果によるＡｌ合金のエッチング、Ａｌ上のＡｌ2 Ｏ3 の除去、更には銅や高融点金属のエッチング、高ドーズのイオン注入後のレジスト変質層の除去を容易かつ良好に行える。
【０１３４】
また、印加する加速電圧４９、触媒体４６の加熱温度、触媒体４６の種類、反応ガス４０の選択や条件によって、エッチング選択比を自由に設定でき、等方的なエッチング、更にエッジ部分の傾斜角度のコントロール、選択比を１にして表面の平坦化を行える等の如く、変化に富んだ微細加工が可能である。
【０１３５】
しかも、触媒体４６で生成された反応種（イオン、ラジカル等）を（直流＋高周波）電界で独立してコントロールし、効率良く基板上に導けるので、反応ガスの利用効率が高く、処理速度を早め、生産性向上と反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
【０１３６】
また、基板温度を低温化しても反応種の運動エネルギーが大きいために、大面積でのエッチングが可能であると共に、基板温度の低温化によって、スループット向上による生産性向上でのコストダウン、基板温度ムラの低減による膜厚及び膜質の均一性向上が可能となり、また大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、この点でもコストダウンが可能となる。しかも、上記した反応種の加速のための電極として、反応ガス供給用のシャワーヘッド４２を兼用できるので、構造が簡略となる。シャワーヘッド４２はまた、均一なガス吹出しが可能であるため、エッチングムラ又はアッシングムラが生じにくい。
【０１３７】
また、勿論のことであるが、プラズマの発生がないので、プラズマによるダメージやショート、紫外線損傷、金属のクロスコンタミネーション等がなく、プラズマエッチング法（反応性エッチング法）に比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。
【０１３８】
この場合、減圧下（例えば１０-3〜数Ｔｏｒｒ）又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現する。そして、常圧タイプでも上記の電界を加えるので、高選択性のエッチングを行える。この場合も、減圧タイプよりも常圧タイプの方がスループットが大であり、生産性が高く、コストダウンが可能である。
【０１３９】
減圧タイプの場合は、（直流＋高周波）電圧は真空度（反応ガス流量）や反応ガス種類等によって左右されるが、いずれにしても、グロー放電開始電圧以下の任意の電圧に調整する必要がある。常圧タイプの場合は、反応ガス及び反応種の流れが基板上の膜の膜質に悪影響を及ぼさないように、基板上に排ガス流が接しないように排気を調整することが望ましい。
【０１４０】
上記のエッチングにおいて、触媒体４６による副射熱のために、基板温度は上昇するが、上記したように、必要に応じて温度調節装置、例えば基板加熱用ヒーター５１（又は基板冷却用の冷媒供給手段）を設置してよい。また、触媒体４６はコイル状（これ以外にメッシュ、ワイヤー、多孔板状もよい）としているが、更にガス流方向に複数段（例えば２〜３段）として、ガスとの接触面積を増やすのがよい。なお、このエッチングにおいて、基板１をサセプタ４５の下面においてシャワーヘッド４２の上方に配しているので、室４４内で生じたパーティクルが落下して基板１又はその上の膜に付着することがない。もちろん、この逆に、基板１をサセプタ４５の上面に置いてシャワーヘッド４２の下方に配してもよい（この時は、生産性向上等が可能となる）。
【０１４１】
更に、本実施の形態において、上記のＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチングを行なった後に、図４に示したと同様に、基板１を室４４外に取り出し、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 等の反応ガス５７を導入し（真空度は１０-2〜数Ｔｏｒｒ）、基板１のサセプタ４５と対向電極であるシャワーヘッド４２との間に高周波電圧５８（又は直流電圧）を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって室４４内をクリーニングすることができる。この場合のプラズマ発生電圧は１ｋＶ以上、例えば２〜３ｋＷで１．５〜２．０ｋＶとする。
【０１４２】
なお、本実施の形態においても、上述した第１の参考例で述べたと同様に、ＤＣバイアス触媒エッチング法の代わりにＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法をＭＯＳＴＦＴの製造や液晶表示装置（ＬＣＤ）のＴＦＴ基板の製造に適用することができる。
【０１４３】
また、図２５において、整合回路１１４の前位に、一点鎖線で示すようにスイッチ１１６を設け、これをオンすることにより、上記のＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法を実施することができる。また、スイッチ１１６をオフとすれば、直流電源４９のみを作動させる上述の第１の参考例のＤＣバイアス触媒エッチング法を実施することができる。
【０１４４】
第２の実施の形態
図２７について、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【０１４５】
本実施の形態では、上述した第１の実施の形態のＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング法及びその装置において、図２７に示すように、基板１又はサセプタ４５の近傍に荷電粒子又はイオン（例えばエレクトロン）シャワー１００を配設していることが特徴的である。従って、上述した第１の実施の形態による作用効果に加えて、次の優れた作用効果が得られる。
【０１４６】
即ち、上述した多結晶シリコン膜等のエッチング時又はエッチング中に触媒体４６の触媒作用で反応ガス中にイオンが発生し、これにより基板１がチャージアップしてエッチングムラを生じることがあるが、例えば上記のエレクトロンシャワー１００から照射される電子によって基板１上にチャージを中和し、そのチャージアップを十分に防止することができる。特に、基板１が絶縁物からなっていると、電荷を蓄積し易いため、エレクトロンシャワー１００の使用は効果的である。
【０１４７】
なお、上記の第１の実施の形態において、第３の参考例〜第６の参考例で述べたと同様に、加速用のメッシュ電極１０１や通気孔１０２付きサセプタ４５を設けると、同様の作用効果が得られる。
【０１４８】
第３の実施の形態
図２８について、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【０１４９】
上述した各実施の形態では、基板１をシャワーヘッド４２の上方に配したが、本実施の形態では、基板１をシャワーヘッド４２の下方に配している点のみが異なり、他の構成や、操作方法は同様である。従って、基本的には、上述した第９の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【０１５０】
具体的な構成例としては、常圧タイプが挙げられ、図２１〜図２４に示した如き構成のエッチング装置に適用してよい。
【０１５１】
第４の実施の形態
図２９について、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【０１５２】
＜ＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング法とその装置＞
本実施の形態では、ＣＦ4 ガス等の反応ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体にグロー放電開始電圧以下の電界を作用させて運動エネルギーを与え、絶縁基板上の多結晶シリコン等の所定の膜を気相エッチングするに際し、基板と対向電極との間にグロー放電開始電圧以下であって直流電圧に低周波電圧を重畳させた電圧（パッシェンの法則で決まる１ｋＶ以下の電圧）を印加し、前記反応種又はその前駆体を基板の側へ指向させると共に、電界変化での運動エネルギーを与える。以下、本実施の形態によるエッチング法をＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング法と称する。
【０１５３】
このＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング法は、上述した第９の実施の形態において図２９に示す如く高周波電源１１５に代えて低周波電源１２５を用い、他は同様の構成のエッチング装置を用いて実施される。
【０１５４】
即ち、シャワーヘッド４２は加速電極として、導管４１を介して（周波数によっては上述のロウパスフィルタ１１３は省略可）可変の直流電源（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９の正極側に接続され、また整合回路１１４を介して低周波電源１２５（１００〜２００ＶP-P 及び１ＭＨｚ以下、例えば１５０ＶP-P 、２６ｋＨｚ）に接続され、サセプタ４５（従って、基板１）との間に１ｋＶ以下の低周波電圧重畳の直流バイアス電圧が印加されるようになっている。
【０１５５】
こうして、プラズマを発生することなく、反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触媒作用とその熱エネルギーに（直流＋低周波）電界による電界変化を伴う加速エネルギーを加えた指向性の運動エネルギーを与えるので、反応ガスを効率良く反応種に変えて、（直流＋低周波）電界により基板１上の膜を均一にエッチングすることができる。その他、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【０１５６】
なお、本実施の形態において、上記のＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチングを行なった後に、図４に示したと同様に、基板１を室４４外に取り出し、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 等の反応ガス５７を導入し（真空度は１０-2〜数Ｔｏｒｒ）、基板１のサセプタ４５と対向電極であるシャワーヘッド４２との間に高周波電圧５８（又は直流電圧）を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって室４４内をクリーニングすることができる。この場合のプラズマ発生電圧は１ｋＶ以上、例えば２〜３ｋＷで１．５〜２．０ｋＶとする。
【０１５７】
なお、本実施の形態においても、上述した第１の参考例で述べたと同様に、ＤＣバイアス触媒エッチング法の代わりにＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング法をＭＯＳＴＦＴの製造や液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造に適用することができる。
【０１５８】
第５の実施の形態
図３０について、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【０１５９】
本実施の形態では、上述した各実施の形態において、使用する反応ガスを種々に変えて、対応する各種の薄膜をエッチング又はアッシングするものである。ここでは、上述したＲＦ／ＤＣバイアス、ＡＣ／ＤＣバイアスのいずれの触媒エッチング又はアッシング法も適用可能である。この時、反応ガスの希釈ガス又はキャリアガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ2又はこれらの組み合わせ等の不活性ガスを使用する。
【０１６０】
また、図３１は、上述したＣＶＤにより成膜する際に用いる原料ガス種と、対応する各種の薄膜を示している。
【０１６１】
以上に述べた本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて種々変形が可能である。
【０１６２】
例えば、上述したエッチング又はアッシング条件や装置構成、使用する反応ガスと被加工材料の種類などは様々に変更してよい。
【０１６３】
また、上述したチャージアップ防止のためのエレクトロンシャワーに代えて、他の負電荷の粒子も照射でき、或いはチャージアップの極性によってはプロトンなどの正電荷の粒子を照射してもよい。
【０１６４】
また、上述の第１及び第４の実施の形態においても、上述の第３〜第８の参考例で述べた電界印加手段を採用することができる。電界印加手段は、高周波又は低周波の交流電界のみを形成するものであってよい（但し、高周波又は低周波の交流電圧の絶対値はグロー放電開始電圧以下とする）。絶対値がグロー放電開始電圧以下であれば、直流に高周波電圧と低周波電圧とを重畳させた電圧を印加してもよく、低周波電圧と高周波電圧とを重畳させた電圧を印加してもよい。なお、本発明によるエッチング又はアッシングの対象は、基板上の膜以外にも、ガラスや半導体などの基板自体であってもよい。
【０１６５】
【発明の作用効果】
本発明によれば、反応ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成した反応種又はその前駆体にグロー放電開始電圧以下の、直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧、又は絶対値がグロー放電開始電圧以下の交流電圧を印加することによる電界を作用させて運動エネルギーを与え、基体又は基体上の所定の膜を気相エッチング又はアッシングしているので、次に示すような顕著な作用効果が得られる。
【０１６６】
（１）反応種又はその前駆体に対し、触媒体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて上記電圧による加速電圧を与えるため、運動エネルギーが大きくなって基体上に効率良く導け、化学反応及び基体への衝突等によりエッチング又はアッシングが進行する。このために、あたかも反応性イオンエッチングと同じような高い異方性エッチングとなるので、低ダメージで紫外線損傷なしにパターンエッチング又はアッシングを行うことができる。従って、従来の反応性エッチングの欠点をカバーし、垂直に入射してくるイオンの衝撃により、高い異方性エッチングが可能となることから、高精細な微細加工、例えば、多結晶Ｓｉの選択エッチング、Ｓｉ上のＳｉＯ2 の選択エッチング、スパッタ効果によるＡｌ合金のエッチング、Ａｌ上のＡｌ2 Ｏ3 の除去、更には銅や高融点金属のエッチング、高ドーズのイオン注入後のレジスト変質層の除去を容易かつ良好に行える。
【０１６７】
（２）印加する加速電圧（ＡＣ／ＤＣ、ＲＦ／ＤＣ等）の種類と値、触媒体の加熱温度、触媒体の種類、反応ガスの選択や条件によって、エッチング選択比を自由に設定でき、高選択比又は等方的なエッチング、更にエッジ部分の傾斜角度のコントロール、選択比を１にして表面の平坦化を行える等の如く、変化に富んだ微細加工が可能である。
【０１６８】
（３）プラズマの発生がないので、プラズマによるダメージやショート、紫外線損傷、金属のクロスコンタミネーション等がない。
【０１６９】
（４）触媒体で生成された反応種（イオン、ラジカル等）をＲＦ／ＤＣ、ＡＣ／ＤＣ等の任意の電界で独立してコントロールし、効率良く基体上に導けるので、反応ガスの利用効率が高く、処理速度を早めて生産性向上と反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
【０１７０】
（５）プラズマによる反応性エッチングに比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。この場合、減圧下又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現する。
【０１７１】
（６）反応種の運動エネルギーが大きいために、大面積での処理が可能になると共に、基体温度を低温化しても処理が可能となり、大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、この点でもコストダウンが可能となる。そして、更なる基板の低温化により、スループット向上による生産性向上でのコストダウン、基板温度ムラ低減による膜厚及び膜質の均一性向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の概略断面図である。
【図２】同、触媒エッチング装置のエッチング時の概略断面図である。
【図３】同、触媒エッチング装置のより詳細な概略断面図である。
【図４】同、触媒エッチング装置のクリーニング時の概略断面図である。
【図５】同、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ装置の概略断面図である。
【図６】同、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ装置のＣＶＤ時の概略断面図である。
【図７】バイアス触媒エッチング、バイアス触媒アッシング、バイアス触媒ＣＶＤを順次行うときの工程を示す概略断面図である。
【図８】同、触媒ＣＶＤ装置の概略断面図である。
【図９】同、触媒エッチング装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１０】同、触媒エッチング装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１１】同、触媒エッチング装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１２】同、触媒エッチング装置を用いたＬＣＤの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１３】同、触媒エッチング装置を用いたＬＣＤの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１４】同、触媒エッチング装置を用いたＬＣＤの製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１５】  本発明の第２の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図１６】  本発明の第３の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図１７】  本発明の第４の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図１８】  本発明の第５の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置に用いる加速電極の概略斜視図である。
【図１９】  本発明の第６の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図２０】  本発明の第７の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図２１】同、他のＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図２２】同、他のＤＣバイアス触媒エッチング装置の概略断面図である。
【図２３】同、他のＤＣバイアス触媒エッチング装置の概略断面図である。
【図２４】  本発明の第８の参考例によるＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略平面図である。
【図２５】  本発明の第１の実施の形態によるＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング装置の概略断面図である。
【図２６】同、触媒エッチング装置のエッチング時の概略断面図である。
【図２７】  本発明の第２の実施の形態によるＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図２８】  本発明の第３の実施の形態によるＲＦ／ＤＣバイアス触媒エッチング装置の要部の概略断面図である。
【図２９】  本発明の第４の実施の形態によるＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング装置の概略断面図である。
【図３０】  本発明の第５の実施の形態によるＲＦ／ＤＣ又はＡＣ／ＤＣバイアス触媒エッチング又はアッシングにおける各種反応ガスと被加工膜との組み合わせを示す図である。
【図３１】同、ＣＶＤによる薄膜の成膜に用いる原料ガスと薄膜との組み合わせを示す図である。
【符号の説明】
１…ガラスなどの基板、４０…反応ガス、４１…導管、
４２…シャワーヘッド、４４…気相エッチング室、４５…サセプタ、
４６…触媒体、４７…シャッター、４８…触媒体電源、４９…ＤＣ電源、
５６…薄膜、５８、１１５…高周波電源、１００…エレクトロンシャワー、
１０１、１０１ａ、１０１ｂ…メッシュ電極、１１３…ロウパスフィルタ、
１１４…整合回路、１２５…低周波電源
【図１】
0004126517.tif 000002
【図２】
0004126517.tif 000003
【図３】
0004126517.tif 000004
【図４】
0004126517.tif 000005
【図５】
0004126517.tif 000006
【図６】
0004126517.tif 000007
【図７】
0004126517.tif 000008
【図８】
0004126517.tif 000009
【図９】
0004126517.tif 000010
【図１０】
0004126517.tif 000011
【図１１】
0004126517.tif 000012
【図１２】
0004126517.tif 000013
【図１３】
0004126517.tif 000014
【図１４】
0004126517.tif 000015
【図１５】
0004126517.tif 000016
【図１６】
0004126517.tif 000017
【図１７】
0004126517.tif 000018
【図１８】
0004126517.tif 000019
【図１９】
0004126517.tif 000020
【図２０】
0004126517.tif 000021
【図２１】
0004126517.tif 000022
【図２２】
0004126517.tif 000023
【図２３】
0004126517.tif 000024
【図２４】
0004126517.tif 000025
【図２５】
0004126517.tif 000026
【図２６】
0004126517.tif 000027
【図２７】
0004126517.tif 000028
【図２８】
0004126517.tif 000029
【図２９】
0004126517.tif 000030
【図３０】
0004126517.tif 000031
【図３１】
0004126517.tif 000032