JPH0375976B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0375976B2 JPH0375976B2 JP61283924A JP28392486A JPH0375976B2 JP H0375976 B2 JPH0375976 B2 JP H0375976B2 JP 61283924 A JP61283924 A JP 61283924A JP 28392486 A JP28392486 A JP 28392486A JP H0375976 B2 JPH0375976 B2 JP H0375976B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- region
- ion irradiation
- plasma
- cathode
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電子ビームによつてイオンを生成し、
生成されたイオンを試料に照射する電子ビーム励
起イオン照射装置に関する。
生成されたイオンを試料に照射する電子ビーム励
起イオン照射装置に関する。
（従来の技術）
現在、イオン照射装置が集積回路の微細加工等
に用いられているが、今日知られているイオン照
射装置はDC放電、RF放電あるいはECR（電子サ
イクロトロン共鳴）によつてプラズマを発生し、
このプラズマのうちイオンのみを電界によつて引
き出し、これによつて試料にイオンを照射してい
る。
に用いられているが、今日知られているイオン照
射装置はDC放電、RF放電あるいはECR（電子サ
イクロトロン共鳴）によつてプラズマを発生し、
このプラズマのうちイオンのみを電界によつて引
き出し、これによつて試料にイオンを照射してい
る。
（発明が解決しようとする問題点）
試料に大きなダメージを残すことなく、イオン
ビームエツチング等を有効に行うためには低エネ
ルギー領域において大電流イオンビームを照射す
ることが必要であるが、従来の装置においてはイ
オンビーム電流を低エネルギー領域において大き
くできなかつた。従来は低エネルギー領域におい
てイオンビーム電流は10ｍＡ／cm2以下であつた。
ビームエツチング等を有効に行うためには低エネ
ルギー領域において大電流イオンビームを照射す
ることが必要であるが、従来の装置においてはイ
オンビーム電流を低エネルギー領域において大き
くできなかつた。従来は低エネルギー領域におい
てイオンビーム電流は10ｍＡ／cm2以下であつた。
本発明者等は、先に、低エネルギー領域におい
て大電流イオンビームを照射することのできる装
置を提案した（特開昭61−273840）。この装置は、
プラズマ領域、加速陰極、電子ビーム加速領域、
加速陰極、イオン生成領域及びターゲツト陰極が
この順に設けられており、前記加速陽極に対して
負の電位を前記ターゲツト陰極に与え、かつこの
電位を制御することのできる手段と、前記イオン
生成領域いおいて生成された正イオンまたは負イ
オンを吸引し、このイオンの照射を受けるイオン
被照射体が設置されるイオン被照射体設置部とに
より構成されている。この装置では、低エネルギ
ー領域において大電流イオンビームを照射でき、
半導体基板等に結晶欠陥を生じることなく試料の
加工を行うことができるが、イオン被照射体設置
部の電位を制御する手段を設けており、イオン被
照射体設置部は導電体である必要がある。
て大電流イオンビームを照射することのできる装
置を提案した（特開昭61−273840）。この装置は、
プラズマ領域、加速陰極、電子ビーム加速領域、
加速陰極、イオン生成領域及びターゲツト陰極が
この順に設けられており、前記加速陽極に対して
負の電位を前記ターゲツト陰極に与え、かつこの
電位を制御することのできる手段と、前記イオン
生成領域いおいて生成された正イオンまたは負イ
オンを吸引し、このイオンの照射を受けるイオン
被照射体が設置されるイオン被照射体設置部とに
より構成されている。この装置では、低エネルギ
ー領域において大電流イオンビームを照射でき、
半導体基板等に結晶欠陥を生じることなく試料の
加工を行うことができるが、イオン被照射体設置
部の電位を制御する手段を設けており、イオン被
照射体設置部は導電体である必要がある。
LSI製造過程において、絶縁薄膜のイオンエツ
チングの必要性が増大しているが、この装置で
は、絶縁体試料に対してイオンビームを照射しよ
うとすると、試料表面の帯電により表面と基盤と
の間に電位差が生じ、薄膜の絶縁破壊が発生しや
すい。これを避けるためには精密な基盤電位の制
御が必要である。
チングの必要性が増大しているが、この装置で
は、絶縁体試料に対してイオンビームを照射しよ
うとすると、試料表面の帯電により表面と基盤と
の間に電位差が生じ、薄膜の絶縁破壊が発生しや
すい。これを避けるためには精密な基盤電位の制
御が必要である。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、電子ビームによつて励起されたプラ
ズマ中からイオンビームを引き出して試料に照射
する装置において、イオン被照射体の電位を浮動
電位に保つことを特徴とする。
ズマ中からイオンビームを引き出して試料に照射
する装置において、イオン被照射体の電位を浮動
電位に保つことを特徴とする。
（作用）
プラズマ領域中の電子が加速陽極によつて引き
出されたイオン生成領域内に突入する。突入した
電子はイオン生成領域内の不活性ガス（または金
属蒸気）と衝突してイオンを生成するが、このイ
オンの逆流によつて、加速陰極の出口付近に負の
ポテンシヤルバリヤが成形されることが防止され
る。従つて、プラズマ領域のプラズマ密度に比例
する大電流電子ビームがイオン生成領域に流入す
ることができる。本発明においては、イオン被照
射体の電位が浮動電位に保たれている。浮動電位
は、流入する電子とイオンの数が等しく、全電流
が打ち消されて零になる状態である。プラズマ電
位と浮動電位にある試料の電位の差（入射イオン
のエネルギーに相当）は、プラズマの電子温度
（電子のエネルギー分布）によつて強く影響され
る。エネルギーの大きい電子がプラズマ中に多く
なつてくると、流入する電子電流が増えることに
なる。従つて、浮動電位にある試料は負に帯電
し、流入する電子電流が減少する。こうして、イ
オン電流と等しくなるまで浮動電位が低下して再
びつり合いが保たれる。本発明では、入射電子ビ
ームによつてプラズマが生成されており、試料設
置部付近のプラズマ中に存在する電子及び電子ビ
ームのエネルギー分布の形は、電子ビームの加速
電圧、ビーム電流、イオン生成領域のガス圧もし
くは加速陽極の試料設置部との距離を変化させる
ことにより大幅に制御することができる、このよ
うにして、試料設置部の電位を浮動電位状態にし
たままイオンエネルギーを制御することが可能で
ある。この場合、試料は誘電体である必要はな
い。
出されたイオン生成領域内に突入する。突入した
電子はイオン生成領域内の不活性ガス（または金
属蒸気）と衝突してイオンを生成するが、このイ
オンの逆流によつて、加速陰極の出口付近に負の
ポテンシヤルバリヤが成形されることが防止され
る。従つて、プラズマ領域のプラズマ密度に比例
する大電流電子ビームがイオン生成領域に流入す
ることができる。本発明においては、イオン被照
射体の電位が浮動電位に保たれている。浮動電位
は、流入する電子とイオンの数が等しく、全電流
が打ち消されて零になる状態である。プラズマ電
位と浮動電位にある試料の電位の差（入射イオン
のエネルギーに相当）は、プラズマの電子温度
（電子のエネルギー分布）によつて強く影響され
る。エネルギーの大きい電子がプラズマ中に多く
なつてくると、流入する電子電流が増えることに
なる。従つて、浮動電位にある試料は負に帯電
し、流入する電子電流が減少する。こうして、イ
オン電流と等しくなるまで浮動電位が低下して再
びつり合いが保たれる。本発明では、入射電子ビ
ームによつてプラズマが生成されており、試料設
置部付近のプラズマ中に存在する電子及び電子ビ
ームのエネルギー分布の形は、電子ビームの加速
電圧、ビーム電流、イオン生成領域のガス圧もし
くは加速陽極の試料設置部との距離を変化させる
ことにより大幅に制御することができる、このよ
うにして、試料設置部の電位を浮動電位状態にし
たままイオンエネルギーを制御することが可能で
ある。この場合、試料は誘電体である必要はな
い。
（実施例）
第１図は、本発明の電子ビーム励起イオン照射
装置の一実施例の概略図である。カソード１、ア
ノードを兼ねる加速陰極２、加速陰極３及び試料
設置部４がこの順で設けられている。カソード１
と加速陰極２との間はプラズマが充填するプラズ
マ領域５となり、加速陰極２と加速陰極３との間
がプラズマ領域５から引き出された電子を加速す
る電子ビーム加速領域６となり、加速陰極３と試
料設置部４との間がイオン生成領域７となる。カ
ソード１と加速陰極２との間には放電用電源８に
よつて電圧が与えられて、プラズマ領域５内にお
いてプラズマ生成放電が生じるようになつてい
る。加速陰極２と加速陰極３との間に電位差を生
ぜしめる加速電源９は、プラズマ領域５内の電子
を引き出し、かつイオン生成領域７中のイオンを
加速陰極２で引き出す。通常アルゴンガス等の不
活性ガスが流入口１１ａ，１１ｂから装置内部に
流入され、排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから排
出される。また、本実施例において電子及びイオ
ンの進行方向に沿つて磁場が与えられており、電
子流及びイオン流の横方向の広がりが防止されて
いる。プラズマ領域５に設けられた仕切り１０
ａ，１０ｂはガスの圧力差をつけるためのもので
ある。
装置の一実施例の概略図である。カソード１、ア
ノードを兼ねる加速陰極２、加速陰極３及び試料
設置部４がこの順で設けられている。カソード１
と加速陰極２との間はプラズマが充填するプラズ
マ領域５となり、加速陰極２と加速陰極３との間
がプラズマ領域５から引き出された電子を加速す
る電子ビーム加速領域６となり、加速陰極３と試
料設置部４との間がイオン生成領域７となる。カ
ソード１と加速陰極２との間には放電用電源８に
よつて電圧が与えられて、プラズマ領域５内にお
いてプラズマ生成放電が生じるようになつてい
る。加速陰極２と加速陰極３との間に電位差を生
ぜしめる加速電源９は、プラズマ領域５内の電子
を引き出し、かつイオン生成領域７中のイオンを
加速陰極２で引き出す。通常アルゴンガス等の不
活性ガスが流入口１１ａ，１１ｂから装置内部に
流入され、排出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから排
出される。また、本実施例において電子及びイオ
ンの進行方向に沿つて磁場が与えられており、電
子流及びイオン流の横方向の広がりが防止されて
いる。プラズマ領域５に設けられた仕切り１０
ａ，１０ｂはガスの圧力差をつけるためのもので
ある。
このように構成されたイオン照射装置は以下の
ように作動する。カソード１と加速陰極２と間の
放電によつてプラズマ領域５内にプラズマが発生
する。このプラズマを構成する電子は加速陽極３
に引かれてイオン生成領域７に突入して、イオン
を生成する。このイオンの一部は加速陰極２に引
かれて加速陰極２の開口付近に形成される負のポ
テンシヤルバリアを引き下げる。従つて、プラズ
マ領域５内のプラズマ密度に比例した電流値の電
子流がイオン生成領域７に流入する。イオン生成
領域７においては、流入した電子の電流値（数）
に比例するイオンが生成される。このイオンは試
料設置部４上に設けられた試料１８の電位によつ
てそのエネルギーを制御されて試料１８に照射さ
れる。
ように作動する。カソード１と加速陰極２と間の
放電によつてプラズマ領域５内にプラズマが発生
する。このプラズマを構成する電子は加速陽極３
に引かれてイオン生成領域７に突入して、イオン
を生成する。このイオンの一部は加速陰極２に引
かれて加速陰極２の開口付近に形成される負のポ
テンシヤルバリアを引き下げる。従つて、プラズ
マ領域５内のプラズマ密度に比例した電流値の電
子流がイオン生成領域７に流入する。イオン生成
領域７においては、流入した電子の電流値（数）
に比例するイオンが生成される。このイオンは試
料設置部４上に設けられた試料１８の電位によつ
てそのエネルギーを制御されて試料１８に照射さ
れる。
本実施例の装置を用い、イオン生成領域７のガ
ス圧を変えてイオンエネルギーを制御した場合の
実験結果を以下に示す。
ス圧を変えてイオンエネルギーを制御した場合の
実験結果を以下に示す。
第２図は、入射イオンエネルギーのCF4ガス圧
依存性を示す。入射イオンは試料電位とプラズマ
電位の差によつて加速される。SiO2のRIE（反応
性イオンエツチング）に使われるCF4ガスプラズ
マの電位と浮動電位との差を測定した。電位差
は、18Vから26Vまで変化しているが、この値は
CF4ガス流量には依存しておらず、ガス圧を変え
ることでイオンエネルギーを制御することが可能
であることが判る。
依存性を示す。入射イオンは試料電位とプラズマ
電位の差によつて加速される。SiO2のRIE（反応
性イオンエツチング）に使われるCF4ガスプラズ
マの電位と浮動電位との差を測定した。電位差
は、18Vから26Vまで変化しているが、この値は
CF4ガス流量には依存しておらず、ガス圧を変え
ることでイオンエネルギーを制御することが可能
であることが判る。
第３図は、SiO2及びレジスト（OFPR−800）
のエツチングレートのCF4ガス圧に対する依存性
を示す。レジストは物理的スパツタリング、
SiO2はイオンアシストエツチングによりエツチ
ングされている。ガス圧が高くなると入射イオン
エネルギーが減少するため、レジストのエツチン
グレートが減少し選択比が向上する。しかし、ガ
ス圧が高すぎるとSiO2のエツチングレートの方
がレジストに比べて急激に減少するようになり、
選択比の低下につながつている。このように、絶
縁物試料のエツチングにおいても最適なイオンエ
ネルギーが存在することがわかる。
のエツチングレートのCF4ガス圧に対する依存性
を示す。レジストは物理的スパツタリング、
SiO2はイオンアシストエツチングによりエツチ
ングされている。ガス圧が高くなると入射イオン
エネルギーが減少するため、レジストのエツチン
グレートが減少し選択比が向上する。しかし、ガ
ス圧が高すぎるとSiO2のエツチングレートの方
がレジストに比べて急激に減少するようになり、
選択比の低下につながつている。このように、絶
縁物試料のエツチングにおいても最適なイオンエ
ネルギーが存在することがわかる。
（発明の効果）
本発明のイオン照射装置は、イオン被照射体を
浮動電位に保つたまま、プラズマ領域中のプラズ
マ密度を制御することにより、照射するイオンの
電流（イオンの数）を制御することができる。従
つて、低エネルギーのイオンを多数試料に照射す
ることができ、半導体基板等に結晶欠陥を生じる
ことなく試料の加工を効率よく行うことが可能で
ある。
浮動電位に保つたまま、プラズマ領域中のプラズ
マ密度を制御することにより、照射するイオンの
電流（イオンの数）を制御することができる。従
つて、低エネルギーのイオンを多数試料に照射す
ることができ、半導体基板等に結晶欠陥を生じる
ことなく試料の加工を効率よく行うことが可能で
ある。
また、絶縁薄膜のイオンエツチンの場合、試料
のエツチング表面のチヤージアツプによる薄膜の
絶縁体破壊が問題となるが、本発明イオン照射装
置によれば、薄膜の基盤の電位を浮動電位に保つ
ことにより、薄膜表面電位との差は無くなり、チ
ヤージアツプの問題は生じない。しかもイオン電
流密度が大きいので高速エツチングができる。
のエツチング表面のチヤージアツプによる薄膜の
絶縁体破壊が問題となるが、本発明イオン照射装
置によれば、薄膜の基盤の電位を浮動電位に保つ
ことにより、薄膜表面電位との差は無くなり、チ
ヤージアツプの問題は生じない。しかもイオン電
流密度が大きいので高速エツチングができる。
さらに、イオンエネルギーをダメージが問題に
ならない範囲内で大きく制御でき（10〜90eVま
で可変）、選択比の向上のために最適なイオンエ
ネルギーを選ぶことも、イオンエネルギーを上げ
ることによりエツチング速度をさらに増加するこ
ともできる。
ならない範囲内で大きく制御でき（10〜90eVま
で可変）、選択比の向上のために最適なイオンエ
ネルギーを選ぶことも、イオンエネルギーを上げ
ることによりエツチング速度をさらに増加するこ
ともできる。
本発明は、成膜装置としても有用である。即
ち、絶縁物基板上にも成膜に最適な数十eVのエ
ネルギーをもつたイオンを高電流密度で照射でき
る。
ち、絶縁物基板上にも成膜に最適な数十eVのエ
ネルギーをもつたイオンを高電流密度で照射でき
る。
第１図は、本発明の一実施例の概略図であり、
第２図及び第３図は、イオン生成領域のガス圧を
変えてイオンエネルギーを制御した場合の実験結
果を示すグラフである。 １……カソード、２……加速陰極、３……加速
陽極、４……試料設置部、５……プラズマ領域、
６……電子ビーム加速領域、７……イオン生成領
域、８……放電用電源、９……加速電源、１０
ａ，１０ｂ……仕切り、１１ａ，１１ｂ……ガス
流入口、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……排出口。
第２図及び第３図は、イオン生成領域のガス圧を
変えてイオンエネルギーを制御した場合の実験結
果を示すグラフである。 １……カソード、２……加速陰極、３……加速
陽極、４……試料設置部、５……プラズマ領域、
６……電子ビーム加速領域、７……イオン生成領
域、８……放電用電源、９……加速電源、１０
ａ，１０ｂ……仕切り、１１ａ，１１ｂ……ガス
流入口、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……排出口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラズマ領域、加速陰極、電子ビーム加速領
域、加速陽極、イオン生成領域、及び前記イオン
生成領域において生成されたイオンの照射を受け
るイオン被照射体が設置されるイオン被照射体設
置部が設けられており、前記イオン被照射体の電
位が浮動電位状態に保たれていることを特徴とす
る電子ビーム励起イオン照射装置。 ２ 前記イオン被照射体設置部が浮動電位状態に
保持された導電体からなつており、これによつて
前記イオン被照射体が浮動電位状態に保持されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電子ビーム励起イオン照射装置。 ３ 前記イオン被照射体設置部が絶縁体からなつ
ており、これによつて前記イオン被照射体が浮動
電位状態に保持されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の電子ビーム励起イオン照
射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28392486A JPS63138634A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 電子ビ−ム励起イオン照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28392486A JPS63138634A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 電子ビ−ム励起イオン照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63138634A JPS63138634A (ja) | 1988-06-10 |
| JPH0375976B2 true JPH0375976B2 (ja) | 1991-12-04 |
Family
ID=17671971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28392486A Granted JPS63138634A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 電子ビ−ム励起イオン照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63138634A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626197B2 (ja) * | 1987-08-24 | 1994-04-06 | 東京エレクトロン株式会社 | ドライエッチング装置 |
| JP2538804B2 (ja) * | 1990-06-25 | 1996-10-02 | 理化学研究所 | 電子ビ―ム源 |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28392486A patent/JPS63138634A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63138634A (ja) | 1988-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0115119B1 (en) | Shaped field magnetron electrode | |
| CA1196599A (en) | Magnetically enhanced plasma process and apparatus | |
| US9564297B2 (en) | Electron beam plasma source with remote radical source | |
| US4521286A (en) | Hollow cathode sputter etcher | |
| JP4073204B2 (ja) | エッチング方法 | |
| JP4039834B2 (ja) | エッチング方法及びエッチング装置 | |
| EP0148504A2 (en) | Method and apparatus for sputtering | |
| US5840167A (en) | Sputtering deposition apparatus and method utilizing charged particles | |
| JP2002504187A (ja) | 材料をイオン化スパッタリングする方法と装置 | |
| JP2000223299A (ja) | プラズマ源 | |
| JPS63184333A (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
| EP0203573B1 (en) | Electron beam-excited ion beam source | |
| JPH0770512B2 (ja) | 低エネルギイオン化粒子照射装置 | |
| JPH0375976B2 (ja) | ||
| JPH11345803A (ja) | プラズマ発生加工方法およびプラズマ発生加工装置 | |
| JPH05102083A (ja) | ドライエツチング方法及びそのための装置 | |
| Ono et al. | RF-plasma-assisted fast atom beam etching | |
| JPH0535537B2 (ja) | ||
| JPH1083899A (ja) | 中性粒子線源 | |
| JP2006253190A (ja) | 中性粒子ビーム処理装置および帯電電荷の中和方法 | |
| JP3172788B2 (ja) | 中性粒子加工方法およびその装置 | |
| JPH0458176B2 (ja) | ||
| JPH0234427B2 (ja) | ||
| KR0156144B1 (ko) | 하전입자를 이용한 스퍼터링장치 및 스퍼터링증착방법 | |
| JPH02156526A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |