JP2606551B2 - Neutral beam etching equipment - Google Patents
Neutral beam etching equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエッチング装置に関し、
特に中性粒子ビームを用いて基板表面のエッチングを行
う中性粒子ビームエッチング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching apparatus,
In particular, the present invention relates to a neutral particle beam etching apparatus for etching a substrate surface using a neutral particle beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の中性粒子ビームエッチン
グ装置として、２つの例が知られている。第１の例は、
図５に示すような構造である（Japanese Journal of Ap
pliedPhysics, Vol.29 (1990), 2220-2222）。この装置
は、マイクロ波５３による電子サイクロトロン共鳴放電
プラズマからイオンビーム５１を引き出し、そのイオン
にガス分子を衝突させ電荷交換により中性粒子ビームを
生成し試料（基板）５６のエッチング処理を行うもので
ある。図中、５０はソレノイド、５２はイオン源、５４
は中性ラジカル、５５は導波管、５７は中性粒子であ
る。一方、第２の例は、図６に示すような構造である
（Japanese Journal of Applied Physics, Vol.26 (198
7), 166-173）。このエッチング装置は、プラズマを用
いるのではなく、生成室内に反応性ガスを導入し、ノズ
ル内で加熱し圧力差を利用してホット分子を加速するこ
とによりビームを形成しエッチング処理を行うものであ
る。図中、６０は石英管、６１は石英シールド板、６２
はタングステンヒーター、６３はクランプ、６６は基板
である。2. Description of the Related Art Conventionally, two examples of this type of neutral particle beam etching apparatus are known. The first example is
The structure is as shown in Fig. 5 (Japanese Journal of Ap
pliedPhysics, Vol. 29 (1990), 2220-2222). In this apparatus, an ion beam 51 is extracted from an electron cyclotron resonance discharge plasma generated by a microwave 53, gas molecules collide with the ions, a neutral particle beam is generated by charge exchange, and a sample (substrate) 56 is etched. is there. In the figure, 50 is a solenoid, 52 is an ion source, 54
Is a neutral radical, 55 is a waveguide, and 57 is a neutral particle. On the other hand, the second example has a structure as shown in FIG. 6 (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26 (198
7), 166-173). This etching device does not use a plasma, but introduces a reactive gas into the production chamber, heats it in a nozzle, accelerates hot molecules using a pressure difference, and forms a beam to perform an etching process. is there. In the figure, 60 is a quartz tube, 61 is a quartz shield plate, 62
Is a tungsten heater, 63 is a clamp, and 66 is a substrate.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては装置構成が複雑であり、中性粒子の運
動エネルギーの制御や大面積基板処理が難しく、実用的
でないという問題点がある。本発明の目的は、このよう
な従来の問題点を解決することにある。However, in the above-mentioned prior art, there is a problem that the apparatus configuration is complicated, and it is difficult to control the kinetic energy of neutral particles and treat a large-area substrate, which is not practical. An object of the present invention is to solve such a conventional problem.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波に
よって発生する電場と該電場と直交する磁場とによって
おこる電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガス
をプラズマ化するプラズマ生成室と、内部に設けられた
基板に中性粒子を垂直に輸送してエッチング処理する基
板処理室と、前記プラズマ生成室と前記基板処理室との
間に設けられ前記プラズマから磁場に直交する方向に圧
力勾配を付与するオリフィスと、前記プラズマ生成室と
前記基板処理室にそれぞれ独立して設けられた真空ポン
プとを備え、前記プラズマ生成室の周辺部には該プラズ
マ生成室内にミラー磁場を形成する永久磁石またはコイ
ルが設置され、かつマイクロ波は前記ミラー磁場の高磁
場側から導入されることを特徴とする中性粒子ビームエ
ッチング装置である。ここで、プラズマ生成室内および
基板処理室内は絶縁性の材料で覆われていることが望ま
しく、またオリフィスのコンダクタンスを可変させて中
性粒子の加速エネルギーを制御するものであることが望
ましい。According to the present invention, there is provided a plasma generating chamber for converting a processing gas into a plasma using an electron cyclotron resonance phenomenon caused by an electric field generated by a microwave and a magnetic field orthogonal to the electric field, A substrate processing chamber for vertically transporting neutral particles to the provided substrate and performing an etching process, and a pressure gradient is provided between the plasma generation chamber and the substrate processing chamber in a direction orthogonal to a magnetic field from the plasma. And a vacuum pump provided independently in each of the plasma generation chamber and the substrate processing chamber, and a permanent magnet or a coil that forms a mirror magnetic field in the plasma generation chamber around a periphery of the plasma generation chamber. And a microwave is introduced from a high magnetic field side of the mirror magnetic field. . Here, it is desirable that the plasma generation chamber and the substrate processing chamber be covered with an insulating material, and that the acceleration energy of neutral particles be controlled by varying the conductance of the orifice.
【０００５】本発明の装置を用いることにより、プラズ
マ生成領域近傍で高密度な中性粒子を生成し、均一に基
板に到達できる。また、オリフィスのコンダクタンスに
より圧力差を制御でき、中性粒子の加速エネルギーを制
御できる。[0005] By using the apparatus of the present invention, high-density neutral particles can be generated near the plasma generation region and can uniformly reach the substrate. Further, the pressure difference can be controlled by the conductance of the orifice, and the acceleration energy of the neutral particles can be controlled.
【０００６】[0006]
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明によるエッチング装置の一例の構成図である。
本装置は、電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを
生成するプラズマ生成室１と基板処理室２とが互いに隣
接するように構成されている。このプラズマ生成室１に
はプラズマを生成するためのガスを導入するガス系が接
続されるとともに、石英ガラス、セラミックス等の誘電
体からなるマイクロ波導入窓４が設けられている。そし
て、この導入窓４を介してマイクロ波電源から導波管５
を通して送られてきたマイクロ波３がプラズマ生成室１
に導入されるようになっている。磁力線９はプラズマ生
成室周辺のコイル１０あるいは永久磁石により生成され
る。その磁場強度（ｚ方向）は図２に示す様な配位にな
っており、マイクロ波導入窓４に対して垂直で基板電極
（基板ホルダ）６に対して平行に印加され、ミラー磁場
９が形成されている。生成したプラズマ中の電子は磁場
によりサイクロトロン運動をするので磁力線９にまとわ
りつきトラップされる。さらに、イオンは磁場の影響は
殆ど受けないが、電子により生成される負ポテンシャル
によりプラズマ中に閉じこめられる。このため、磁場を
横切って基板１１の方向へ拡散されるのは中性粒子７の
みであり、中性粒子７のみを効果的に選択できる。真空
ポンプはプラズマ生成室１と基板処理室２に別々に設置
されており、それぞれの動作圧力に制御できる。さら
に、図３に示すようにプラズマ生成室１と基板処理室２
の間を遮っているオリフィス８によりプラズマ生成室１
と基板処理室２の圧力差をつける。このオリフィス８の
開口面積は５〜９０％まで可変でき、圧力差を大きく変
化させることができる。この圧力差により中性粒子の基
板での加速エネルギーを大幅に可変できる。また、プラ
ズマは磁力線に沿って拡散していくので、基板に対して
均一に生成され、大面積化にも十分対応できる。プラズ
マ生成室内と、基板処理室内は絶縁性の材料で覆われて
いることが望ましい。Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG.
1 is a configuration diagram of an example of an etching apparatus according to the present invention.
The present apparatus is configured such that a plasma generation chamber 1 for generating plasma by electron cyclotron resonance and a substrate processing chamber 2 are adjacent to each other. The plasma generation chamber 1 is connected to a gas system for introducing a gas for generating plasma, and is provided with a microwave introduction window 4 made of a dielectric material such as quartz glass or ceramics. Then, through the introduction window 4, the microwave power supply
Microwave 3 sent through the plasma generation chamber 1
Has been introduced. The lines of magnetic force 9 are generated by coils 10 or permanent magnets around the plasma generation chamber. The magnetic field strength (z direction) has a configuration as shown in FIG. Is formed. The electrons in the generated plasma perform cyclotron motion due to the magnetic field, so they cling to the magnetic field lines 9 and are trapped. Further, the ions are hardly affected by the magnetic field, but are trapped in the plasma by the negative potential generated by the electrons. Therefore, only the neutral particles 7 are diffused in the direction of the substrate 11 across the magnetic field, and only the neutral particles 7 can be effectively selected. The vacuum pumps are separately installed in the plasma generation chamber 1 and the substrate processing chamber 2, and can control the respective operating pressures. Further, as shown in FIG. 3, the plasma generation chamber 1 and the substrate processing chamber 2
Plasma generation chamber 1 by orifice 8
And a pressure difference between the substrate processing chamber 2. The opening area of the orifice 8 can be varied from 5 to 90%, and the pressure difference can be largely changed. Due to this pressure difference, the acceleration energy of the neutral particles at the substrate can be greatly varied. In addition, since the plasma is diffused along the lines of magnetic force, the plasma is uniformly generated on the substrate, which can sufficiently cope with an increase in the area. It is desirable that the plasma generation chamber and the substrate processing chamber be covered with an insulating material.
【０００７】本装置を用いることで中性粒子のみによる
基板処理を実現でき、精度の高いエッチングが可能とな
る。即ち、従来の荷電粒子を含むエッチングを行った場
合、図４に示すように、レジスト４２表面には蓄積電荷
４３が存在し、しかもこの蓄積電荷４３はエッチングパ
ターンによって密度が異なり、その表面分布は不均一で
ある。そのため、イオン４４はその反発力によって蓄積
電荷４３の少ない方へ曲げられて試料に輸送される結
果、エッチング形状が精度を欠くことになる。これに対
し、本発明の装置では中性粒子のみによって基板処理が
なされるので図４に示すような荷電粒子蓄積によるエッ
チング形状の劣化を生じることがなく、高精度なエッチ
ングが実現できる。本発明は、主にエッチング処理を目
的としているが、堆積やドーピングにおいても荷電粒子
の影響を抑える必要があり、該プロセスにも適用可能で
ある。By using this apparatus, substrate processing using only neutral particles can be realized, and highly accurate etching can be performed. That is, when etching including conventional charged particles is performed, as shown in FIG. 4, accumulated charges 43 exist on the surface of the resist 42, and the accumulated charges 43 have different densities depending on the etching pattern. It is uneven. For this reason, the ions 44 are bent by the repulsive force toward the portion having less accumulated charge 43 and are transported to the sample, so that the etching shape lacks accuracy. On the other hand, in the apparatus of the present invention, since the substrate processing is performed only by the neutral particles, the etching shape is not deteriorated due to the accumulation of the charged particles as shown in FIG. Although the present invention is mainly intended for etching processing, it is necessary to suppress the influence of charged particles in deposition and doping, and the present invention is applicable to such a process.
【０００８】[0008]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるエッ
チング装置はＥＣＲプラズマから磁場を利用することに
より中性粒子のみを均一に効率よく選択的に引き出し、
この中性粒子を用いて高精度の微細加工を行うことがで
きるという効果がある。As described above, the etching apparatus according to the present invention uniformly and efficiently extracts only neutral particles by utilizing a magnetic field from ECR plasma.
There is an effect that high-precision fine processing can be performed using the neutral particles.
【図１】本発明による中性粒子ビームエッチング装置の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a neutral particle beam etching apparatus according to the present invention.
【図２】本発明による中性粒子ビームエッチング装置に
おけるｚ方向の磁場配位を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a magnetic field configuration in the z direction in the neutral particle beam etching apparatus according to the present invention.
【図３】本発明による中性粒子ビームエッチング装置に
おけるｙ方向の圧力勾配を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a pressure gradient in the y direction in the neutral particle beam etching apparatus according to the present invention.
【図４】荷電粒子の蓄積によって生じるエッチング形状
の劣化を示す試料断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample showing deterioration of an etched shape caused by accumulation of charged particles.
【図５】従来例による中性粒子ビームエッチング装置の
一例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an example of a neutral particle beam etching apparatus according to a conventional example.
【図６】従来例による中性粒子ビームエッチング装置の
別の一例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of another example of a neutral particle beam etching apparatus according to a conventional example.
１ プラズマ生成室 ２ 基板処理室 ３ マイクロ波 ４ マイクロ波導入窓 ５ 導波管 ６ 基板ホルダ ７ 中性粒子 ８ オリフィス ９ 磁力線 １０ コイル １１ 基板 ４１ ポリシリコン ４２ レジスト ４３ 蓄積電荷 ４４ イオン ５０ ソレノイド ５１ イオンビーム ５２ イオン源 ５３ マイクロ波 ５４ 中性ラジカル ５５ 導波管 ５６ 基板 ５７ 中性粒子 ６０ 石英管 ６１ 石英シールド板 ６２ タングステンヒーター ６３ クランプ ６６ 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generation room 2 Substrate processing room 3 Microwave 4 Microwave introduction window 5 Waveguide 6 Substrate holder 7 Neutral particle 8 Orifice 9 Magnetic field line 10 Coil 11 Substrate 41 Polysilicon 42 Resist 43 Accumulated charge 44 Ion 50 Solenoid 51 Ion beam 52 Ion source 53 Microwave 54 Neutral radical 55 Waveguide 56 Substrate 57 Neutral particle 60 Quartz tube 61 Quartz shield plate 62 Tungsten heater 63 Clamp 66 Substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−293521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−31336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−59821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65420（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-293521 (JP, A) JP-A-64-31336 (JP, A) JP-A-61-59821 (JP, A) JP-A-61-59821 65420 (JP, A)
Claims (3)
場と直交する磁場とによっておこる電子サイクロトロン
共鳴現象を利用して処理ガスをプラズマ化するプラズマ
生成室と、内部に設けられた基板に中性粒子を垂直に輸
送してエッチング処理する基板処理室と、前記プラズマ
生成室と前記基板処理室との間に設けられ前記プラズマ
から磁場に直交する方向に圧力勾配を付与するオリフィ
スと、前記プラズマ生成室と前記基板処理室にそれぞれ
独立して設けられた真空ポンプとを備え、前記プラズマ
生成室の周辺部には該プラズマ生成室内にミラー磁場を
形成する永久磁石またはコイルが設置され、かつマイク
ロ波は前記ミラー磁場の高磁場側から導入されることを
特徴とする中性粒子ビームエッチング装置。1. A plasma generation chamber for converting a processing gas into a plasma using an electron cyclotron resonance phenomenon caused by an electric field generated by a microwave and a magnetic field orthogonal to the electric field, and neutral particles on a substrate provided inside the processing chamber. A substrate processing chamber for vertically transporting and etching, an orifice provided between the plasma generation chamber and the substrate processing chamber, and applying a pressure gradient from the plasma in a direction orthogonal to a magnetic field, and the plasma generation chamber And a vacuum pump independently provided in the substrate processing chamber, and a permanent magnet or a coil for forming a mirror magnetic field in the plasma generating chamber is provided in a peripheral portion of the plasma generating chamber, and the microwave is A neutral beam etching apparatus, which is introduced from a high magnetic field side of the mirror magnetic field.
絶縁性の材料で覆われている請求項１記載の中性粒子ビ
ームエッチング装置。2. The neutral particle beam etching apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation chamber and the substrate processing chamber are covered with an insulating material.
て中性粒子の加速エネルギーを制御する請求項１または
２記載の中性粒子ビームエッチング装置。3. The neutral beam etching apparatus according to claim 1, wherein the acceleration energy of the neutral particles is controlled by varying the conductance of the orifice.
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|---|---|---|---|
| JP5122186A JP2606551B2 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Neutral beam etching equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122186A JP2606551B2 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Neutral beam etching equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310464A JPH06310464A (en) | 1994-11-04 |
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ID=14829709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5122186A Expired - Fee Related JP2606551B2 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Neutral beam etching equipment |
Country Status (1)
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6165420A (en) * | 1984-09-07 | 1986-04-04 | Anelva Corp | High-frequency discharge device and discharge reaction device utilizing it |
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| JPS6431336A (en) * | 1987-07-27 | 1989-02-01 | Nippon Telegraph & Telephone | Ion source |
| JPH01293521A (en) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Method and apparatus for plasma treatment |
| JPH03257181A (en) * | 1990-03-06 | 1991-11-15 | Yoshio Moronuki | Neutral corpuscle source for sputtering |
| JP3375646B2 (en) * | 1991-05-31 | 2003-02-10 | 株式会社日立製作所 | Plasma processing equipment |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5122186A patent/JP2606551B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH06310464A (en) | 1994-11-04 |
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