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JPH0481325B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0481325B2
JPH0481325B2 JP57107794A JP10779482A JPH0481325B2 JP H0481325 B2 JPH0481325 B2 JP H0481325B2 JP 57107794 A JP57107794 A JP 57107794A JP 10779482 A JP10779482 A JP 10779482A JP H0481325 B2 JPH0481325 B2 JP H0481325B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
etching
discharge
electrode
electrodes
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
Application number
JP57107794A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58225637A (ja
Inventor
Yoshitsugu Nishimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10779482A priority Critical patent/JPS58225637A/ja
Publication of JPS58225637A publication Critical patent/JPS58225637A/ja
Publication of JPH0481325B2 publication Critical patent/JPH0481325B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623Mechanical discharge control means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 半導体装置をはじめとする各種装置の製造作業
において、しばしばその半導体、磁性体、絶縁体
等の各種材料に対する穿孔、除去等のエツチング
作業が行われる。
このエツチング、特に乾式法によるエツチング
としてイオンビームエツチング(またはイオンミ
リングと呼称され、以下この方法をIMと略称す
る)法が広く用いられている。このイオンビーム
エツチングは、これに用いるガスの種類によつて
2つに分類される。即ち、そのひとつはAr、
He、Ne等の不活性ガスを使用するイオンビーム
エツチングであり、他のひつとはCF4、CCl4、O2
等の反応性に富むガスを使用するイオンビームエ
ツチングであつて、このような反応性ガスを用い
るものはリアクテイブイオンビームエツチング
(またはリアクテイブイオンミリング)と呼称
(以下RIMと略称する)される。
IM法による場合、一般にカウフマン型が用い
られる。カウフマン型のイオン源は、フイラメン
トを加熱してそこから放出される熱電子を直流電
界によつて加速し、磁界印加によつて電子と気体
分子との衝突確率を高めてグロー放電(またはプ
ラズマと呼ぶ)を発生させるものである。このよ
うなイオン源は、不活性ガスを用いる場合に適す
るが、前述したRIM法においては活性ガスが用
いられるために、その活性ガスの放電によつてフ
イラメントに急速な劣化を生じさせ、その放電が
不安定で且つ長時間の使用に耐えられない。しか
しながら上述したRIM法は上述したIM法に比し
て多くの利点を有する。即ち、このRIM法によ
る場合、これが反応性に富む活性なイオンを使用
するためその放電ガスの選定によつて被エツチン
グ体の材質によるエツチング速度差(エツチング
の選択性という)が得られ選択性エツチングに適
するという利点を有する。更にこのRIM法にお
いては、イオンの衝突によるスパツタリング効果
に加えて活性化イオン及び活性化した中性ラジカ
ル分子の化学反応により揮発性反応物として被エ
ツチング物質の除去が行われるため、エツチング
された物質が再び被エツチング面に付着するとい
う問題が生じない。更にまたRIM法は不活性ガ
スによるIM法に比して被エツチング面の2次電
子放出によるチヤージアツプ現象が生じにくい傾
向にあり、いわゆるニユートライザーによるビー
ムの中性化はあまり必要としない。更にまた
RIM法による場合、不活性ガスによるIM法と同
様に被エツチング面に入射するイオンの運動エネ
ルギー及び入射方向を高い自由度をもつて制御で
きるので、被エツチング物のエツチング形状の制
御が可能となるという利点を有する。更にまた
RIM法は化学的に活性なイオン及び中性ラジカ
ルをもエツチングに利用できるので不活性ガス単
独使用の場合より被エツチング物質のエツチング
速度を増大或いは減少させ得てその制御が容易と
なるなどの利点を有する。
上述したようにRIM法による場合多くの利点
を有するものである。ところが上述したようにこ
の場合反応性ガスが用いられるために従来長時間
安定したイオンビームをとり出すことにおいて問
題が生じる。一方このRIM法においてそのイオ
ンビームをとり出す方法としては種々のものが研
究されており、例えば特開昭56−3577号(特公昭
57−2788号)に記載された発明などがある。
本発明においては、上述したRIM法をも実施
することができ、例えば、これによるエツチング
を安定に、且つ広域に亘つて均一に行うことがで
きるようにしたイオンビーム装置を提供するもの
である。
本発明の説明に先立つて、本発明の理解を容易
にするために、更に、RIM法におけるイオン源
として要求される条件を列記する。
(1) ガス圧力が10-5〜10-3トル(Torr)で放電
すること、即ちイオンミリングによる場合、放
電中からそのイオンをとり出してそのエツチン
グを行うものであるが、そのエツチング効率を
高めるためには気体分子やイオンの平均自由行
程が数cm〜数十cm程度は必要となることからこ
のガス圧力の選定が要求されるものである。
(2) またこの反応性ガスを用いるにかかわらず長
時間安定した放電を維持できること。
(3) 被エツチング体が例えば半導体ウエフアーで
あるような場合、量産性の上からウエフアーの
全面に亘つて、或いは複数のウエフアーに関し
て一度に均一なエツチングを行うことができる
ようにするために、そのエツチング面積は少く
ともウエフアーの直径若しくはそれ以上の大口
径のイオンビームが必要となる。
(4) 放電中からイオンビームを引き出し、イオン
や電子エネルギーをコントロールできることが
望まれる。
本発明装置においては、これら(1)〜(4)の条件を
すべて満たしたイオン流を得ることができるもの
である。
第1図を参照して本発明によるエツチング装置
の一例を説明する。
この例では、例えば石英ガラルより成る密閉容
器1を設け、その例えば下方に高周波励起型イオ
ン源を構成する例えば同様に石英ガラスより成る
透明の容器2を気密に配置する。容器1には被エ
ツチング体3例えばシリコンウエフアー3を支持
する支持台4を配置する。この支持台4は、例え
ばれ冷却水が循環するようになされた冷却手段
(図示せず)を具備してこれが冷却状態を保持す
るようになされる。そしてこの支持台4下にこれ
によつて冷却され且つ例えば軸心O−O′に対し
て回転するようになされた回転台5が設けられ、
更にこの回転台5に対して回転するようになされ
た軸助台6が設けられてこれに被エツチング対
3、例えばシリコンウエフアーが取付けられるよ
うになされる。
イオン源容器2内には、被エツチング体3の配
置面に対向して、例えば容器2の底面に板状の第
1の電極7が配置される。この第1の電極7は被
エツチング体3の全体的配置部の全域以上に亘つ
て対向するように広面積をもつて配置される。ま
た、この第1の電極7と被エツチング体3との間
に、被エツチング体3の全体的配置の全域以上に
亘つて第1の電極7と平行に対向しイオンが透過
し得るようになされたメツシユ状或いは複数の透
孔が穿設された電極板より成る第2の電極8を配
置する。これら電極7及び8間には所要の空間9
が形成されるようになされる。
更に、第2の電極8と被エツチング体3の全体
的配置部間に第2の電極8と平行に同様にイオン
を透過するメツシユ状ないしは多数の透孔が穿設
された金属板より成る制御電極例えば図において
は互いに平行に配置された第1及び第2の制御電
極10及び11が配置される。
また、イオン源容器2の外側には第1及び第2
の電極7より8間の空間9に対して磁場発生手段
12例えば永久磁石或いは例えば電磁石が配置さ
れ、そのイオン源容器2の軸心を方向、或いはこ
れを横切る一方向の磁場を形成する。
また第1及び第2の電極7及び8間には、高周
波電圧を印加する手段を接続する。図において、
13は高周波電源で、14はマツチング装置で、
図においては第2のメツシユ状ないしは多孔電極
板より成る第2の電極8に例えば、13.56MHzの
高周波電源13を接続するようにして第1の電極
7に固定の例えば接地電位を印加するようにした
場合である。尚、図においては第2の電極8に高
周波電源を接続するようにした場合であるが、第
2の電極8を固定電圧とし第1の電極7に高周波
電源を接続するようになすこともできる。
また第1の制御電極10には、例えば接地電位
が与えられた第2の制御電極11には、第1の制
御電極に対して正または負の直流制御電圧を印加
する。
また、容器1及び2には例えば開閉バルブ15
を介して真空ポンプが連結される。また17はイ
オン源容器2内にガスを送り込むガス供給口で、
18は放電ガス供給口17に連結される放電ガス
供給源を示す。ここに用いられるガスは反応性ガ
ス、例えばCHF3、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、ま
たはCCl4、CxClyFz(z=1、2、y=1〜6、z
=1〜6)、SF6、SiF4等のハロゲンガス化合物
ガス、或いはAr、He、N2等の不活性ガス、その
ほかH2、O2等のガスを、夫夫単独またはそれら
の混合物として用い得る。尚、19は放電ガス供
給口17と放電ガス源18との間に設けられたマ
スフローコントローラーで、その後段には、例え
ばガス溜め20を配置する。また21及び22は
夫々開閉ないしは調整バブルを示す。
この装置によつてイオンビームエツチングを行
うには、まず真空ポンプ16によつて容器1及び
2内を高真空度、例えば10-7〜10-6Torrに排気
し、その後第1及び第2の電極7及び8間に高周
波電源13による例えば13.56MHzの高周波電力
を印加し、エツチング装置14によつて反射電力
が最小になるようにマツチング調整を行う。その
後、放電ガス供給口17より放電ガスを供給する
ものであるが、その放電開始を起こし易いように
瞬間的にガス圧が例えば10-3Torr程度の高いガ
ス圧にする。この瞬間的なガス圧を高めるために
例えば前述したガス溜め20に予め放電ガスを溜
めておき、放電開始時にバルブ22を開放してこ
のガス溜め20に溜められた放電ガスを導入して
瞬時的に容器2内の特に第1及び第2の電極7及
び8間の放電ガス圧を高める。
このようにするとき比較的ガス圧が高いことに
よつて放電開始が容易に行われる。このような放
電開始が行われて後、再びマスフローコントロー
ラー19によつて自動的にコントロールされたガ
ス流量が反応容器内に導入しその真空度を10-5
10-4程度とる。その所要時間は数秒程度である。
そして、このよに一旦放電が生ずれば、この比較
的低いガス圧でもその放電は持続される。このと
き高周波電力の入射のエツチングは多少ずれる
が、放電は持続されるのでそのエツチングを再調
整すればよい。このようにして第1及び第2の電
極7及び8間の空間9内において放電が生じる
が、このとき磁場発生手段12による磁界によう
て更に、このガスの電離効果が高められ安定した
放電が維持される。
このようにして第1及び第2の平行電極間に発
生したプラズマ中からこれら電極7及び8の面方
向とほぼ直交する方向に荷電粒子を制御電極10
及び11によつて引き出し、これを被エツチング
体3に照射する。このようにすれば被エツチング
体3のエツチングがなされる。この場合、第1及
び第2の制御電極10及び11への印加電圧及び
その極性によつてイオンビームのビーム量の制御
を行うことができる。
上述したように本発明装置によるときは、高周
波電源によつてプラズマを形成し、これよりイオ
ン流を取り出すようにしたので長時間に亘つて安
定したイオン供給即ちイオン流の供給を行うこと
ができる。また、特に本発明装置においては上述
したように、平行的に配置された電極8と直交す
る方向に、すなわち、広面積をもつてイオン流を
取り出すようにしたのでイオン流スポツトの面積
を充分大とすることができて、被エツチング体3
の例えば半導体ウエフアーの全域に亘つて均一に
更に複数のウヘフアーに関して均一なイオン流照
射を行うことができ、これによつて各部において
均一なエツチングを行うことができる。
更に、また上述した例のように、放電電極を平
行平板型とするときは、電極間に平行に等電位面
が形成され電極全面に渡つて均一な放電を生じさ
せることができ、そのため、より均一大口径のイ
オンビームをとり出すことができる。また、平行
平板型電極では、一般に高周波を利用した容量結
合型放電に特有な電極近傍の空間に生じる陰極降
下電圧現象がプラズマ中から荷電粒子を引出す上
に有利に作用する。
また本発明装置によれば、ガスの選定によつて
被エツチング体の物質に対するエツチング特性が
選定できるので、例えば被エツチング体が表面に
例えばSiO2被膜を有するSiウエフアーである場
合などSiO2とSiとのエツチング速度に差を生じ
させることがえでき両者のエツチングに選択性を
持たすことができる。
そして、そのエツチングはスパツタリング効果
と化学的エツチングの両者の効果をもたすことが
できるものでSiO2のエツチング速度を早めるこ
とができる。またエツチングされたSiO2の再付
着のおそれもない。更にイオン流の制御電極10
及び11の制御によつてエツチング面にテーパを
付すなどの加工も可能となる。
尚、第1図に説明した例においては、第1及び
第2の放電電極7及び8が平行平板状の電極であ
る場合を示したが例えば第2図に示すように一方
の電極例えば第1の電極7を1本ないしは複数の
コイル状の電極構成とすることもできる。その軸
心方向を図示のようにイオンビームのとり出し方
向とするに限らず、これと直交る方向など任意に
選定できる。また、コイル状電極は、容器2の周
囲にこれを内部に含むように設けることもでき
る。
更に上述の構成において放電開始時点にガス圧
を高めるために、第1図に示した例においてはガ
ス溜め20に予め溜められたガスを表出すること
によつてイオン源のガス圧を高めるようにした場
合であるが、例えば第3図に示すようにマスフロ
ーコントローラー19とガス溜め20とをガス供
給源18に対して並列に配置し、マスフローコン
トローラー19の後段に設けたバルブ23を開放
してマスフローコントローラー19によつて、容
器2内のガス圧を、エツチングに際して望まれる
低いガス圧に設定し、所定時にバルブ22を開放
してガス溜め20より放電ガスの供給を高めるよ
うにするようになすこともできる。第4図は第1
図で説明した装置による場合の放電ガスのガス量
の供給の時間関係を示すもので、第5図は第3図
の例におけるガス供給の時間関係を示したもので
ある。
また、各電極例えば第1図の例において電極
7,8,10,11の夫々の少くとも放電空間9
に対向する側の面に夫々イオン流の衝突によつて
電極の損傷を回避するための保護膜、例えば石英
や、テフロン(商品名)を被覆するようになすこ
ともできるし、また第2図の例においてコイル状
の電極の表面に同様のテフ保護被膜を施すように
なすことができる。
尚、上述した例はイオンビームによるエツチン
グに適用した場合であるが、ガス種の選定によつ
て本発明装置はイオンビームデポジシヨンや高真
空プラズマCVDに用いるこもともできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するイオンエツチン
グ装置の一例の略線的構成図、第2図及び第3図
は夫々同様装置の他の例の構成図、第4図及び第
5図は夫々そのガス供給流路のガス流量態様を示
す曲線図である。 1は反応容器、2はイオン源容器、3は被エツ
チング体、4は被エツチング体の支持体、7及び
8は第1及び第2の電極、10及び11は制御電
極、13は高周波電源、12は磁場発生手段、1
8は放電ガス供給源である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の電極と、該第1の電極に平行で且つイ
    オンが透過し得る第2の電極と、上記第1及び第
    2の電極間に高周波電圧を印加する手段と、上記
    第1及び第2の電極間の空間に磁場を印加する手
    段と、上記空間にガスを導入する手段とを有し、
    プラズマ放電による上記ガスのイオンを上記第2
    の電極を通してそれに直角方向に導出して試料の
    表面に照射させるイオンビーム装置。
JP10779482A 1982-06-23 1982-06-23 イオンビ−ム装置 Granted JPS58225637A (ja)

Priority Applications (1)

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JP10779482A JPS58225637A (ja) 1982-06-23 1982-06-23 イオンビ−ム装置

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JP10779482A JPS58225637A (ja) 1982-06-23 1982-06-23 イオンビ−ム装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58225637A JPS58225637A (ja) 1983-12-27
JPH0481325B2 true JPH0481325B2 (ja) 1992-12-22

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