JPH062166A - イオンビームエッチング装置 - Google Patents
イオンビームエッチング装置Info
- Publication number
- JPH062166A JPH062166A JP15776992A JP15776992A JPH062166A JP H062166 A JPH062166 A JP H062166A JP 15776992 A JP15776992 A JP 15776992A JP 15776992 A JP15776992 A JP 15776992A JP H062166 A JPH062166 A JP H062166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- ion
- neutralizer
- substrate
- electrons
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】加工室9内に導体のメッシュで構成した筒状の
電子反射グリッド22を配置し、電源23によって負の
電位を与える。ここで、電子反射グリッド22の内径は
イオンビーム8の有効径より大きい。中性化器12から
引出された高速の電子14は負電位の電子反射グリッド
22で反射されるため、直接加工室9の内壁に流入する
ことが抑制され、基板11に流入する高速の電子14を
増加させる。 【効果】中性化器から引出された高速電子の、基板上で
のイオンビーム電流の中性化に寄与する割合を増加させ
ることができる。大容量イオン源のイオンビーム中性化
が可能となり、イオンビームエッチング装置の生産性を
向上させ製品のコストを低減することができる。
電子反射グリッド22を配置し、電源23によって負の
電位を与える。ここで、電子反射グリッド22の内径は
イオンビーム8の有効径より大きい。中性化器12から
引出された高速の電子14は負電位の電子反射グリッド
22で反射されるため、直接加工室9の内壁に流入する
ことが抑制され、基板11に流入する高速の電子14を
増加させる。 【効果】中性化器から引出された高速電子の、基板上で
のイオンビーム電流の中性化に寄与する割合を増加させ
ることができる。大容量イオン源のイオンビーム中性化
が可能となり、イオンビームエッチング装置の生産性を
向上させ製品のコストを低減することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームエッチン
グ(ミリング)装置の改良に係り、特に、イオンビーム
の照射による基板の帯電を防止する機構に関する。
グ(ミリング)装置の改良に係り、特に、イオンビーム
の照射による基板の帯電を防止する機構に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、薄膜磁気ヘッドやGaAsLSI の配
線、あるいは光導波路の微細加工等にイオンビームエッ
チング装置が用いられている。これらの装置では、基板
が絶縁物の場合や電気的に絶縁されている場合に、基板
に電子を供給してイオンビーム照射による基板の帯電を
防止する中性化器と呼ばれる機構が備えられている。従
来、中性化器として最も一般的なものは、イオンビーム
中に浸した熱フィラメントであり、簡単な構成で大量の
電子を供給することができた。しかし、一般にイオンビ
ームエッチング技術では加工速度や選択比を高くして加
工精度を向上させるために、化学的に活性なガスや化合
物ガスが使用されることが多い。ところが、熱フィラメ
ントはこれらの活性ガス中では消耗が激しく頻繁に装置
の真空を破って交換する必要があるため、稼働率を低下
させる主な要因となっていた。さらには、熱フィラメン
トはイオンビームによってスパッタされて不純物の発生
源となるため、プロセス上好ましくないものであった。
これらの問題に対して、マイクロ波放電または高周波放
電を利用したプラズマ源から電子を引き出すことにより
活性ガスに対して寿命が長く不純物の発生が少ない中性
化器が考案され、特開昭63−157887号公報に開示されて
いる。
線、あるいは光導波路の微細加工等にイオンビームエッ
チング装置が用いられている。これらの装置では、基板
が絶縁物の場合や電気的に絶縁されている場合に、基板
に電子を供給してイオンビーム照射による基板の帯電を
防止する中性化器と呼ばれる機構が備えられている。従
来、中性化器として最も一般的なものは、イオンビーム
中に浸した熱フィラメントであり、簡単な構成で大量の
電子を供給することができた。しかし、一般にイオンビ
ームエッチング技術では加工速度や選択比を高くして加
工精度を向上させるために、化学的に活性なガスや化合
物ガスが使用されることが多い。ところが、熱フィラメ
ントはこれらの活性ガス中では消耗が激しく頻繁に装置
の真空を破って交換する必要があるため、稼働率を低下
させる主な要因となっていた。さらには、熱フィラメン
トはイオンビームによってスパッタされて不純物の発生
源となるため、プロセス上好ましくないものであった。
これらの問題に対して、マイクロ波放電または高周波放
電を利用したプラズマ源から電子を引き出すことにより
活性ガスに対して寿命が長く不純物の発生が少ない中性
化器が考案され、特開昭63−157887号公報に開示されて
いる。
【0003】図7は従来技術による中性化器を備えたイ
オンビームエッチング装置の構成を示す断面図である。
同図において、1はプラズマ生成室、2はイオン引出し
電極、3は磁場発生手段、4はマイクロ波を供給する導
波管、5は真空封止を兼ねるマイクロ波導入窓、6はガ
ス導入口であり、これらでマイクロ波イオン源が構成さ
れている。ガス導入口6からガスを導入すると、マイク
ロ波の電場と磁場発生手段3の磁場との相互作用により
イオン源プラズマ7が生成される。イオン引出し電極2
に所望の電圧を印加することにより、イオン源プラズマ
7からイオンビーム8が引出され、加工室9内の基板ホ
ルダ10上の基板11に照射される。その際に、基板1
1がイオンの電荷により正に帯電するのを防ぐために中
性化器12の電子放出孔13から電子14が供給され
る。本従来例では、中性化器12もイオン源と同様にマ
イクロ波放電によって内部にプラズマが生成されてい
る。15は中性化器にガスを導入するためのガス導入
口、16はマイクロ波を供給する同軸ケーブル、17は
電子を引出すための電源である。また、イオンビーム8
が通過する領域にはビームプラズマ18が存在してい
る。
オンビームエッチング装置の構成を示す断面図である。
同図において、1はプラズマ生成室、2はイオン引出し
電極、3は磁場発生手段、4はマイクロ波を供給する導
波管、5は真空封止を兼ねるマイクロ波導入窓、6はガ
ス導入口であり、これらでマイクロ波イオン源が構成さ
れている。ガス導入口6からガスを導入すると、マイク
ロ波の電場と磁場発生手段3の磁場との相互作用により
イオン源プラズマ7が生成される。イオン引出し電極2
に所望の電圧を印加することにより、イオン源プラズマ
7からイオンビーム8が引出され、加工室9内の基板ホ
ルダ10上の基板11に照射される。その際に、基板1
1がイオンの電荷により正に帯電するのを防ぐために中
性化器12の電子放出孔13から電子14が供給され
る。本従来例では、中性化器12もイオン源と同様にマ
イクロ波放電によって内部にプラズマが生成されてい
る。15は中性化器にガスを導入するためのガス導入
口、16はマイクロ波を供給する同軸ケーブル、17は
電子を引出すための電源である。また、イオンビーム8
が通過する領域にはビームプラズマ18が存在してい
る。
【0004】この技術によって中性化器のフィラメント
レス化が可能になり、活性ガスを使用しても長時間にわ
たって保守不要な中性化器が得られていた。
レス化が可能になり、活性ガスを使用しても長時間にわ
たって保守不要な中性化器が得られていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにフィラメ
ントのない中性化器を用いることにより、イオンビーム
エッチング装置のメンテナンスサイクルが延び、装置の
稼働率は大幅に向上した。しかし、従来技術の中性化器
12のようにプラズマを電子源とするものでは熱フィラ
メントに比べて電子放出容量が一桁少ないことと、中性
化器12から引出された電子14のうち基板11の中性
化に寄与する割合が小さいため、大容量イオン源のイオ
ンビームを十分中性化することはできなかった。具体的
には、ビーム径150mm、イオン電流150mA程度の
イオンビームの中性化には有効であったが、ビーム径2
00mm、イオン電流300mA程度になると容量不足と
なった。その結果、ビーム電流の径方向分布を考慮する
と、処理できる基板のサイズは最大でも3″φであっ
た。一般に、薄膜素子の生産効率を上げコスト低下をは
かるためには基板サイズを大きくして一枚の基板からと
れる素子を増やすことが効果的であり、基板サイズが限
定されることは大きな障害となっていた。
ントのない中性化器を用いることにより、イオンビーム
エッチング装置のメンテナンスサイクルが延び、装置の
稼働率は大幅に向上した。しかし、従来技術の中性化器
12のようにプラズマを電子源とするものでは熱フィラ
メントに比べて電子放出容量が一桁少ないことと、中性
化器12から引出された電子14のうち基板11の中性
化に寄与する割合が小さいため、大容量イオン源のイオ
ンビームを十分中性化することはできなかった。具体的
には、ビーム径150mm、イオン電流150mA程度の
イオンビームの中性化には有効であったが、ビーム径2
00mm、イオン電流300mA程度になると容量不足と
なった。その結果、ビーム電流の径方向分布を考慮する
と、処理できる基板のサイズは最大でも3″φであっ
た。一般に、薄膜素子の生産効率を上げコスト低下をは
かるためには基板サイズを大きくして一枚の基板からと
れる素子を増やすことが効果的であり、基板サイズが限
定されることは大きな障害となっていた。
【0006】ここで、従来の中性化器12から引出され
た電子14のうち基板11の中性化に寄与する割合が小
さい理由を図8を用いて説明する。図8は、図7の中性
化器12,イオンビームプラズマ18,加工室9の電位
関係を模式的に示したものであり、横軸は電子の進行方
向に沿った位置に相当し、縦軸は接地に対する電位であ
る。通常の動作中には、中性化器12内のプラズマから
電子14を引き出すためにその電位VN は−20V程度
になっており、中性化器12内のプラズマの電位VP は
中性化器電位VP よりもプラズマの空間電位(約5V)
の分だけ高く、−15V程度になる。また、ビームプラ
ズマ17の電位VBPは通常15V程度である。中性化器
12内の電子は中性化器プラズマの電位VP とビームプ
ラズマ16の電位VBPの差(この場合約30V)で引出
されて加速される。この時、ビームプラズマ18中で高
速の電子14がガス分子と衝突すると生成される低速の
電子はビームプラズマ18の電位が周囲より高いためそ
こに捕獲される。しかし、ビームプラズマ18中で非弾
性衝突によってエネルギを失わなかった高速の電子14
は、ビームプラズマ18と加工室9の間の電位差(約1
5V)で減速されるが、元のエネルギが高いためにこの
電位障壁を越えて加工室9の内壁に流入してしまう。す
なわち、図7に示した従来装置で大電流イオン源のイオ
ンビームを十分中性化できないのは、中性化器12から
引出された高速の電子14のうち基板11に流入して中
性化に寄与するものの割合が、直接加工室9の内壁に流
入するものに比べて少なく、高速の電子14の利用効率
が低いためであった。
た電子14のうち基板11の中性化に寄与する割合が小
さい理由を図8を用いて説明する。図8は、図7の中性
化器12,イオンビームプラズマ18,加工室9の電位
関係を模式的に示したものであり、横軸は電子の進行方
向に沿った位置に相当し、縦軸は接地に対する電位であ
る。通常の動作中には、中性化器12内のプラズマから
電子14を引き出すためにその電位VN は−20V程度
になっており、中性化器12内のプラズマの電位VP は
中性化器電位VP よりもプラズマの空間電位(約5V)
の分だけ高く、−15V程度になる。また、ビームプラ
ズマ17の電位VBPは通常15V程度である。中性化器
12内の電子は中性化器プラズマの電位VP とビームプ
ラズマ16の電位VBPの差(この場合約30V)で引出
されて加速される。この時、ビームプラズマ18中で高
速の電子14がガス分子と衝突すると生成される低速の
電子はビームプラズマ18の電位が周囲より高いためそ
こに捕獲される。しかし、ビームプラズマ18中で非弾
性衝突によってエネルギを失わなかった高速の電子14
は、ビームプラズマ18と加工室9の間の電位差(約1
5V)で減速されるが、元のエネルギが高いためにこの
電位障壁を越えて加工室9の内壁に流入してしまう。す
なわち、図7に示した従来装置で大電流イオン源のイオ
ンビームを十分中性化できないのは、中性化器12から
引出された高速の電子14のうち基板11に流入して中
性化に寄与するものの割合が、直接加工室9の内壁に流
入するものに比べて少なく、高速の電子14の利用効率
が低いためであった。
【0007】発明者等が従来装置を用いて行った実験に
よると、引出し電圧20Vで中性化器12から引出した
電流は120mAであったが、その内、基板11に流入
して中性化に寄与したのは高々30mAであり、効率は
25%であった。また、引出し電圧を下げれば効率は高
くなるが、中性化器12から引出される電子14自体が
減少するために結果的に基板11に流入して基板の中性
化に寄与する電流は増加しなかった。また、この効率を
高めるために、中性化器12の電子引出し孔を直接基板
11に向けると、高速の電子14が基板11及び基板ホ
ルダー10の中性化器12に近い部分に流れ込みやす
く、基板11面内で均一な中性化が行われず、実用的で
なかった。さらに、中性化器から引出せる電子を増加さ
せるためには、中性化器を複数個設けることが考えられ
るが、このようにするとガス流量が多くなり、加工精度
が低下してしまう。
よると、引出し電圧20Vで中性化器12から引出した
電流は120mAであったが、その内、基板11に流入
して中性化に寄与したのは高々30mAであり、効率は
25%であった。また、引出し電圧を下げれば効率は高
くなるが、中性化器12から引出される電子14自体が
減少するために結果的に基板11に流入して基板の中性
化に寄与する電流は増加しなかった。また、この効率を
高めるために、中性化器12の電子引出し孔を直接基板
11に向けると、高速の電子14が基板11及び基板ホ
ルダー10の中性化器12に近い部分に流れ込みやす
く、基板11面内で均一な中性化が行われず、実用的で
なかった。さらに、中性化器から引出せる電子を増加さ
せるためには、中性化器を複数個設けることが考えられ
るが、このようにするとガス流量が多くなり、加工精度
が低下してしまう。
【0008】このように、従来技術では中性化器から引
出した電子の基板の中性化に寄与する効率が低く、大容
量イオン源のイオンビームを十分中性化することができ
なかった。そのため、活性ガスに対する寿命が長く不純
物の発生が少ないイオンビームエッチング装置は、メン
テナンスサイクルは延長されたにもかかわらず、基板の
大きさまたは数量が制限され、従来のイオンビームエッ
チング装置に比べて生産性が低いという問題があった。
出した電子の基板の中性化に寄与する効率が低く、大容
量イオン源のイオンビームを十分中性化することができ
なかった。そのため、活性ガスに対する寿命が長く不純
物の発生が少ないイオンビームエッチング装置は、メン
テナンスサイクルは延長されたにもかかわらず、基板の
大きさまたは数量が制限され、従来のイオンビームエッ
チング装置に比べて生産性が低いという問題があった。
【0009】本発明の目的は、中性化器から引出した電
子の利用効率を高め、簡単な構成で活性ガスに対する寿
命が長く不純物の発生が少ない、大容量のイオンビーム
エッチング装置を提供することにある。
子の利用効率を高め、簡単な構成で活性ガスに対する寿
命が長く不純物の発生が少ない、大容量のイオンビーム
エッチング装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は中性化器から引き出された高速の電子をビ
ームプラズマ中に閉じ込めることにより直接加工室内壁
に流れ込むことを防止して、高速の電子が基板に流入す
る割合を増加させる電気的または磁気的手段を設けた。
に、本発明は中性化器から引き出された高速の電子をビ
ームプラズマ中に閉じ込めることにより直接加工室内壁
に流れ込むことを防止して、高速の電子が基板に流入す
る割合を増加させる電気的または磁気的手段を設けた。
【0011】
【作用】本発明では、中性化器から引き出された高速の
電子が直接加工室内壁に流れ込まないように反射してビ
ームプラズマ中に閉じ込める作用をもつ電気的または磁
気的手段を設けたので、中性化器から引き出された電子
が基板に流れ込む割合を相対的に高めるように作用す
る。そのため、基板に流れ込む中性化電子が増加する。
すなわち、中性化器から引出される電子の利用効率を上
げることができ、大容量イオン源のイオンビームを十分
中性化することが可能になり、イオンビームエッチング
装置の処理能力を向上させることができる。
電子が直接加工室内壁に流れ込まないように反射してビ
ームプラズマ中に閉じ込める作用をもつ電気的または磁
気的手段を設けたので、中性化器から引き出された電子
が基板に流れ込む割合を相対的に高めるように作用す
る。そのため、基板に流れ込む中性化電子が増加する。
すなわち、中性化器から引出される電子の利用効率を上
げることができ、大容量イオン源のイオンビームを十分
中性化することが可能になり、イオンビームエッチング
装置の処理能力を向上させることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【0013】図1は、本発明のイオンビームエッチング
装置の構成を示す断面図である。図において、1はマイ
クロ波放電室、3は磁場発生手段、4は導波管、5は真
空封止を兼ねる石英ガラス製のマイクロ波導入窓、6は
ガス導入口である。2は2枚の多孔電極からなるイオン
引出し電極系(ビーム径200mm)であり、マイクロ波
放電室1側のイオン引出し電極2aはマイクロ波放電室
1と同電位であり、加速電源19に接続され、正の電位
が与えられる。また、加工室9側のイオン引出し電極2
bは、絶縁物21でイオン引出し電極2aおよび加工室
9とは電気的に絶縁されており、減速電源20によって
負の電位が与えられる。加工室9は図示しない真空排気
手段と連通しており、内部には基板ホルダ10と基板1
1が設置されている。また、12は中性化器であり、マ
イクロ波放電によって内部に生成されたプラズマから電
源17により電子14が引出される。ここで、16は中
性化器にマイクロ波電力を供給する同軸ケーブル、15
はガスを供給するガス導入口である。さらに、本実施例
では、イオン引出し電極系6と被処理基板の間に、内径
がイオン引出し電極系2の有効径以上である電子反射グ
リッド22が備えられている。発明者等の実験では、図
2に示すような、線番#49(線径0.03mm)、メッ
シュ3(空間4.37mm )のステンレス平織金網と補強
材を用いて電子反射グリッド22を構成して使用した。
電子反射グリッド22は電源23により必要に応じて負
の電位を与えることができる。
装置の構成を示す断面図である。図において、1はマイ
クロ波放電室、3は磁場発生手段、4は導波管、5は真
空封止を兼ねる石英ガラス製のマイクロ波導入窓、6は
ガス導入口である。2は2枚の多孔電極からなるイオン
引出し電極系(ビーム径200mm)であり、マイクロ波
放電室1側のイオン引出し電極2aはマイクロ波放電室
1と同電位であり、加速電源19に接続され、正の電位
が与えられる。また、加工室9側のイオン引出し電極2
bは、絶縁物21でイオン引出し電極2aおよび加工室
9とは電気的に絶縁されており、減速電源20によって
負の電位が与えられる。加工室9は図示しない真空排気
手段と連通しており、内部には基板ホルダ10と基板1
1が設置されている。また、12は中性化器であり、マ
イクロ波放電によって内部に生成されたプラズマから電
源17により電子14が引出される。ここで、16は中
性化器にマイクロ波電力を供給する同軸ケーブル、15
はガスを供給するガス導入口である。さらに、本実施例
では、イオン引出し電極系6と被処理基板の間に、内径
がイオン引出し電極系2の有効径以上である電子反射グ
リッド22が備えられている。発明者等の実験では、図
2に示すような、線番#49(線径0.03mm)、メッ
シュ3(空間4.37mm )のステンレス平織金網と補強
材を用いて電子反射グリッド22を構成して使用した。
電子反射グリッド22は電源23により必要に応じて負
の電位を与えることができる。
【0014】次に、本実施例の動作を説明する。イオン
源の動作は次のようにして行った。図示しない真空排気
手段でマイクロ波放電室1,加工室9、および中性化器
12の内部を1×10-6Torr程度まで真空排気する。次
に、磁場発生手段3により900G程度の磁場をかけた
マイクロ波放電室1にガス導入口6からCHF3 ガスを
供給し、2.45GHz のマイクロ波を導入した。この
時、加工室9内のガス圧は1×10-4Torrになってい
る。マイクロ波放電室1に導入されたガスは、マイクロ
波の電場と磁場発生手段3の磁場の相互作用で効率良く
プラズマ化される。このようにして生成されたイオン源
プラズマ7からイオン引出し電極系2に所望の電位を与
えることによってイオンビーム8を加工室9内に引出
し、基板11に照射する。発明者等の実験では、イオン
引出し電極2aに800V、イオン引出し電極2bに−
200Vの電圧を印加して、280mA(0.9mA/c
m2)のイオンビームを引出した。このとき、イオンビー
ム8が通過する領域にはビームプラズマ18が存在す
る。
源の動作は次のようにして行った。図示しない真空排気
手段でマイクロ波放電室1,加工室9、および中性化器
12の内部を1×10-6Torr程度まで真空排気する。次
に、磁場発生手段3により900G程度の磁場をかけた
マイクロ波放電室1にガス導入口6からCHF3 ガスを
供給し、2.45GHz のマイクロ波を導入した。この
時、加工室9内のガス圧は1×10-4Torrになってい
る。マイクロ波放電室1に導入されたガスは、マイクロ
波の電場と磁場発生手段3の磁場の相互作用で効率良く
プラズマ化される。このようにして生成されたイオン源
プラズマ7からイオン引出し電極系2に所望の電位を与
えることによってイオンビーム8を加工室9内に引出
し、基板11に照射する。発明者等の実験では、イオン
引出し電極2aに800V、イオン引出し電極2bに−
200Vの電圧を印加して、280mA(0.9mA/c
m2)のイオンビームを引出した。このとき、イオンビー
ム8が通過する領域にはビームプラズマ18が存在す
る。
【0015】ここで、発明者らが基板の中性化効果を模
擬するために基板11の位置に直径6″のファラデープ
レートを置き、電子反射グリッド22を接地した状態
で、イオンビーム8の入射による電流を電流計で測定し
たところ、72mAであった。また、高インピーダンス
の高電圧プローブを用いて、ファラデープレートをフロ
ーティングとしてその電位を測定したところ、約90V
になっていた。ここで、中性化器12にガス導入口15
からCHF3ガスを導入し同軸ケーブル16からマイク
ロ波を供給すると中性化器12内にプラズマが生成され
る。電子引出し電源17により中性化器12に−20V
のバイアス電圧を印加すると、高速の電子14が中性化
器12から引出され、その一部がファラデープレートに
流入してイオン電流を相殺する。この時、中性化器12
から引出された電子電流は120mAであったが、ファ
ラデープレートに流入したのはその内の30%程度であ
り、イオン電流を完全には相殺できなかった。また、フ
ァラデープレート電位の測定でも、50Vまで減少した
だけであった。一方、接地電位としていた電子反射グリ
ッド22に流れ込む電子電流を測定したところ65mA
であった。これらの結果は、中性化器12から引出され
た高速の電子14の大部分は基板11以外の接地電位の
部分に流れ込んでしまう事を示している。
擬するために基板11の位置に直径6″のファラデープ
レートを置き、電子反射グリッド22を接地した状態
で、イオンビーム8の入射による電流を電流計で測定し
たところ、72mAであった。また、高インピーダンス
の高電圧プローブを用いて、ファラデープレートをフロ
ーティングとしてその電位を測定したところ、約90V
になっていた。ここで、中性化器12にガス導入口15
からCHF3ガスを導入し同軸ケーブル16からマイク
ロ波を供給すると中性化器12内にプラズマが生成され
る。電子引出し電源17により中性化器12に−20V
のバイアス電圧を印加すると、高速の電子14が中性化
器12から引出され、その一部がファラデープレートに
流入してイオン電流を相殺する。この時、中性化器12
から引出された電子電流は120mAであったが、ファ
ラデープレートに流入したのはその内の30%程度であ
り、イオン電流を完全には相殺できなかった。また、フ
ァラデープレート電位の測定でも、50Vまで減少した
だけであった。一方、接地電位としていた電子反射グリ
ッド22に流れ込む電子電流を測定したところ65mA
であった。これらの結果は、中性化器12から引出され
た高速の電子14の大部分は基板11以外の接地電位の
部分に流れ込んでしまう事を示している。
【0016】以上の結果は電子反射グリッド22を接地
電位としていたため、電子反射グリッド22がない従来
装置での結果とほとんど変わらない。しかし、本実施例
では、電子反射グリッド22に電源23によって負の電
位を与えることにより、中性化器12から引出された電
子14のうち、基板11に入る割合を増加させることが
できる。発明者等の実験では、図3に示したように、電
子反射グリッド22に−15Vの電位を与えたところ、
電子反射グリッド22に流れ込む電子電流は8mAまで
減少した(ここでの電流にはビームプラズマ18からの
イオン電流も含まれるが、中性化器12からの電子電流
に比べるとその量は少ないので無視できる)。同時に、
ファラデープレートに流れ込む電流は−12mAになっ
ており、ファラデープレート電位も−5Vまで減少して
いた。これは、中性化器12から引出された高速の電子
14が負電位の電子反射グリッド22によって反射され
るためにビームプラズマ18中に捕らえられて、ファラ
デープレートに流入する割合が相対的に増加してイオン
電流以上の電子電流が流れ込んだためである。また、フ
ァラデープレート電位が負になるということは、ビーム
プラズマ18中で生成された低速の電子以外の高速の電
子が多く流れ込んだことを示している。
電位としていたため、電子反射グリッド22がない従来
装置での結果とほとんど変わらない。しかし、本実施例
では、電子反射グリッド22に電源23によって負の電
位を与えることにより、中性化器12から引出された電
子14のうち、基板11に入る割合を増加させることが
できる。発明者等の実験では、図3に示したように、電
子反射グリッド22に−15Vの電位を与えたところ、
電子反射グリッド22に流れ込む電子電流は8mAまで
減少した(ここでの電流にはビームプラズマ18からの
イオン電流も含まれるが、中性化器12からの電子電流
に比べるとその量は少ないので無視できる)。同時に、
ファラデープレートに流れ込む電流は−12mAになっ
ており、ファラデープレート電位も−5Vまで減少して
いた。これは、中性化器12から引出された高速の電子
14が負電位の電子反射グリッド22によって反射され
るためにビームプラズマ18中に捕らえられて、ファラ
デープレートに流入する割合が相対的に増加してイオン
電流以上の電子電流が流れ込んだためである。また、フ
ァラデープレート電位が負になるということは、ビーム
プラズマ18中で生成された低速の電子以外の高速の電
子が多く流れ込んだことを示している。
【0017】本実施例によれば、中性化器から引出され
た高速の電子をビームプラズマ中に閉じ込めることによ
って接地電位の加工室内壁への流入を防止し、基板に流
入する高速電子の量を相対的に増加させることができ
る。その結果、イオンビームエッチング装置で大容量イ
オン源を用いて大型基板を処理することが可能となり、
生産効率の向上とコスト低減が可能となる。
た高速の電子をビームプラズマ中に閉じ込めることによ
って接地電位の加工室内壁への流入を防止し、基板に流
入する高速電子の量を相対的に増加させることができ
る。その結果、イオンビームエッチング装置で大容量イ
オン源を用いて大型基板を処理することが可能となり、
生産効率の向上とコスト低減が可能となる。
【0018】また、本実施例で、電子反射グリッド22
に電源23によって負電位を印加するかわりに電子反射
グリッド22をフローティング電位としても、高速の電
子14の流入により自動的にある一定の負電位になるこ
とから、上記と近い効果が得られる。
に電源23によって負電位を印加するかわりに電子反射
グリッド22をフローティング電位としても、高速の電
子14の流入により自動的にある一定の負電位になるこ
とから、上記と近い効果が得られる。
【0019】次に、図4を用いて、本発明の第2の実施
例を説明する。本実施例では中性化器から引出された高
速の電子をビームプラズマ内に閉じ込める機構以外は第
1の実施例と同じであり説明は省略する。本実施例で
は、第1の実施例の電子反射グリッド22の代わりに、
イオンビーム8の側面を囲む多極磁場を発生させる磁石
列24を備えている。ここで、磁石列24の構造は、図
5に示したように円筒の側面にN極,S極が交互に内側
を向くようにSm−Co磁石25を配列し、円筒の底面
に当る部分のリング状の非磁性体から成る固定具26に
取り付けたものである。このような磁石配置によって形
成される磁場配位は多極ラインカスプ磁場とよばれ、磁
石から円筒の中心に向かって数cm離れると磁束密度は地
磁気程度まで急速に減衰する。図6は、図5の磁石列2
4を中心軸方向から見たものであり、27は多極ライン
カスプ磁場の磁力線(内側のみ)を、28は中央部のビ
ームプラズマ18が存在する無地場領域を示している。
ここで、イオンビーム8は無磁場領域28を通過するた
め、イオンビーム8の軌道は磁場の影響をほとんど受け
ない。また、中性化器12の電子放出孔13はこの無磁
場領域28内にある。中性化器12から引出された高速
の電子14は無磁場領域28ではほとんど進行方向を曲
げられないが、多極ラインカスプ磁場に近づくと強い磁
場でその軌道が曲げられ、ほとんど無秩序に反射され
る。電子は最終的には磁石25の磁極または基板11に
入り消滅するが、それまでは多極ラインカスプ磁場で囲
まれたビームプラズマ18中に閉じ込められる。その結
果、反射を繰り返して飛行する間に基板11に入射する
確率が相対的に高くなる。
例を説明する。本実施例では中性化器から引出された高
速の電子をビームプラズマ内に閉じ込める機構以外は第
1の実施例と同じであり説明は省略する。本実施例で
は、第1の実施例の電子反射グリッド22の代わりに、
イオンビーム8の側面を囲む多極磁場を発生させる磁石
列24を備えている。ここで、磁石列24の構造は、図
5に示したように円筒の側面にN極,S極が交互に内側
を向くようにSm−Co磁石25を配列し、円筒の底面
に当る部分のリング状の非磁性体から成る固定具26に
取り付けたものである。このような磁石配置によって形
成される磁場配位は多極ラインカスプ磁場とよばれ、磁
石から円筒の中心に向かって数cm離れると磁束密度は地
磁気程度まで急速に減衰する。図6は、図5の磁石列2
4を中心軸方向から見たものであり、27は多極ライン
カスプ磁場の磁力線(内側のみ)を、28は中央部のビ
ームプラズマ18が存在する無地場領域を示している。
ここで、イオンビーム8は無磁場領域28を通過するた
め、イオンビーム8の軌道は磁場の影響をほとんど受け
ない。また、中性化器12の電子放出孔13はこの無磁
場領域28内にある。中性化器12から引出された高速
の電子14は無磁場領域28ではほとんど進行方向を曲
げられないが、多極ラインカスプ磁場に近づくと強い磁
場でその軌道が曲げられ、ほとんど無秩序に反射され
る。電子は最終的には磁石25の磁極または基板11に
入り消滅するが、それまでは多極ラインカスプ磁場で囲
まれたビームプラズマ18中に閉じ込められる。その結
果、反射を繰り返して飛行する間に基板11に入射する
確率が相対的に高くなる。
【0020】すなわち、本実施例によっても、第1の実
施例と同様に、中性化器から引出された高速の電子をビ
ームプラズマ中に閉じ込めることによって接地電位の加
工室内壁への流入を防止し、基板に流入する高速電子を
増加させることができるという効果がある。
施例と同様に、中性化器から引出された高速の電子をビ
ームプラズマ中に閉じ込めることによって接地電位の加
工室内壁への流入を防止し、基板に流入する高速電子を
増加させることができるという効果がある。
【0021】また、本実施例で磁石25および磁石25
を支持する固定具26等をフローティング電位にする
と、高速の電子14の入射により自動的に負電位になる
ので、その部分での高速の電子14の損失を抑制するこ
とができ、さらに効果的である。
を支持する固定具26等をフローティング電位にする
と、高速の電子14の入射により自動的に負電位になる
ので、その部分での高速の電子14の損失を抑制するこ
とができ、さらに効果的である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、電気的または磁気的手
段により中性化器から引出された高速の電子が直接加工
室内壁に流入して損失することを抑制し、基板に流入す
る割合を相対的に増加させることができる。その結果、
イオンビームエッチング装置で大容量イオン源を用いて
複数枚の基板あるいは大型の基板を処理することが可能
となり、生産効率の向上とコスト低減が可能となる。
段により中性化器から引出された高速の電子が直接加工
室内壁に流入して損失することを抑制し、基板に流入す
る割合を相対的に増加させることができる。その結果、
イオンビームエッチング装置で大容量イオン源を用いて
複数枚の基板あるいは大型の基板を処理することが可能
となり、生産効率の向上とコスト低減が可能となる。
【図1】本発明のイオンビームエッチング装置の実施例
の構成を示す縦断面図。
の構成を示す縦断面図。
【図2】本発明の電子反射グリッドの斜視図。
【図3】基板位置に置いたファラデープレート電流と本
発明の電子反射グリッドに流れる電流の、電子反射グリ
ッド電位依存性を示す説明図。
発明の電子反射グリッドに流れる電流の、電子反射グリ
ッド電位依存性を示す説明図。
【図4】本発明のイオンビームエッチング装置の他の実
施例の構成を示す縦断面図。
施例の構成を示す縦断面図。
【図5】本発明の磁気的電子閉じ込め手段の斜視図。
【図6】図5の磁気的電子閉じ込め手段の横断面図。
【図7】従来のイオンビームエッチング装置の構成を示
す縦断面図。
す縦断面図。
【図8】従来のイオンビームエッチング装置の中性化器
から引出された電子の進行方向に対する電位分布図。
から引出された電子の進行方向に対する電位分布図。
Claims (8)
- 【請求項1】イオン源と加工室から構成され、前記イオ
ン源とは別のプラズマ源であって前記加工室内に保持さ
れた基板に電子を供給する中性化器を備え、前記イオン
源から引出されたイオンビームと前記中性化器から引出
された電子を同時に前記基板に照射することにより、前
記基板の帯電を防止しつつ微細加工するイオンビームエ
ッチング装置において、 前記中性化器から引出された電子を、前記イオン源から
引出された前記イオンビームが通過する空間領域および
その近傍に閉じ込める電気的手段を設けたことを特徴と
するイオンビームエッチング装置。 - 【請求項2】請求項1において、 前記電気的手段は、前記イオンビームの進行方向と略平
行であって前記イオンビームが通過する空間領域および
その近傍の外側面を囲む導電性の筒状体と、前記筒状体
に負の電位を与える電源からなるイオンビームエッチン
グ装置。 - 【請求項3】請求項1において、 前記電気的手段は、前記イオンビームの進行方向と略平
行であって前記イオンビームが通過する空間領域および
その近傍の外側面を囲むフローティング電位の筒状体で
あるイオンビームエッチング装置。 - 【請求項4】請求項2または3において、 前記筒状体は、空間が10mm以下のメッシュで構成され
るイオンビームエッチング装置。 - 【請求項5】イオン源と加工室から構成され、前記イオ
ン源とは別のプラズマ源であって前記加工室内に保持さ
れた基板に電子を供給する中性化器を備え、前記イオン
源から引出されたイオンビームと前記中性化器から引出
された電子を同時に前記基板に照射することにより、前
記基板の帯電を防止しつつ微細加工するイオンビームエ
ッチング装置において、 前記中性化器から引出された電子を、前記イオン源から
引出された前記イオンビームが通過する空間領域および
その近傍に閉じ込める磁気的手段を設けたことを特徴と
するイオンビームエッチング装置。 - 【請求項6】請求項5において、 前記磁気的手段は、前記イオンビームの進行方向と略平
行であって前記イオンビームが通過する空間領域および
その近傍の外側面を囲む多極カスプ磁場を形成する複数
の永久磁石と前記永久磁石を空間に保持する支持体から
成ることを特徴とするイオンビームエッチング装置。 - 【請求項7】請求項6において、 前記永久磁石と前記永久磁石を空間に保持する支持体を
フローティング電位としたイオンビームエッチング装
置。 - 【請求項8】請求項6において、 前記中性化器の電子が引出される小孔は、前記複数の永
久磁石によって形成される多極カスプ磁場によって囲ま
れる空間内にあるイオンビームエッチング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15776992A JP3401801B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15776992A JP3401801B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | イオンビーム装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH062166A true JPH062166A (ja) | 1994-01-11 |
JP3401801B2 JP3401801B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15656910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15776992A Expired - Fee Related JP3401801B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3401801B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5750987A (en) * | 1995-04-28 | 1998-05-12 | Hitachi, Ltd. | Ion beam processing apparatus |
JPH10508985A (ja) * | 1994-11-15 | 1998-09-02 | マットソン テクノロジー インコーポレーテッド | 誘導性プラズマリアクター |
US6379578B1 (en) | 1998-08-14 | 2002-04-30 | Gtl Co., Ltd. | Water-based foam fire extinguisher |
KR100380660B1 (ko) * | 2000-11-22 | 2003-04-18 | 학교법인 성균관대학 | 중성빔을 이용한 반도체소자의 식각방법 및 이를 위한식각장치 |
KR100531739B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2005-11-29 | 학교법인 성균관대학 | 중성빔을 이용한 반도체 소자의 식각장치 |
KR100610665B1 (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-09 | 삼성전자주식회사 | 중성빔을 이용한 식각장치 |
KR100729352B1 (ko) * | 2005-01-10 | 2007-06-15 | 삼성전자주식회사 | 회전형 리플렉터를 갖는 반사형 중성빔 식각 장치 |
JP2009211955A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Showa Shinku:Kk | 荷電粒子照射装置、これを用いた周波数調整装置及び荷電粒子制御方法 |
US10557868B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-02-11 | Tokyo Electron Limited | Wafer inspection device and wafer inspection method |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP15776992A patent/JP3401801B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10508985A (ja) * | 1994-11-15 | 1998-09-02 | マットソン テクノロジー インコーポレーテッド | 誘導性プラズマリアクター |
US5750987A (en) * | 1995-04-28 | 1998-05-12 | Hitachi, Ltd. | Ion beam processing apparatus |
US6379578B1 (en) | 1998-08-14 | 2002-04-30 | Gtl Co., Ltd. | Water-based foam fire extinguisher |
KR100380660B1 (ko) * | 2000-11-22 | 2003-04-18 | 학교법인 성균관대학 | 중성빔을 이용한 반도체소자의 식각방법 및 이를 위한식각장치 |
KR100531739B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2005-11-29 | 학교법인 성균관대학 | 중성빔을 이용한 반도체 소자의 식각장치 |
KR100729352B1 (ko) * | 2005-01-10 | 2007-06-15 | 삼성전자주식회사 | 회전형 리플렉터를 갖는 반사형 중성빔 식각 장치 |
KR100610665B1 (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-09 | 삼성전자주식회사 | 중성빔을 이용한 식각장치 |
JP2009211955A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Showa Shinku:Kk | 荷電粒子照射装置、これを用いた周波数調整装置及び荷電粒子制御方法 |
US10557868B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-02-11 | Tokyo Electron Limited | Wafer inspection device and wafer inspection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3401801B2 (ja) | 2003-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2648235B2 (ja) | イオン銃 | |
US6768120B2 (en) | Focused electron and ion beam systems | |
EP0148504A2 (en) | Method and apparatus for sputtering | |
KR100388594B1 (ko) | 이온빔처리장치 | |
JP4992885B2 (ja) | プラズマ発生装置 | |
JP2001502468A (ja) | イオン銃 | |
US6320321B2 (en) | Ion beam processing apparatus for processing work piece with ion beam being neutralized uniformly | |
JP3401801B2 (ja) | イオンビーム装置 | |
JPH0812856B2 (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
JP2000012293A (ja) | 中性ビーム発生装置 | |
JPH0770512B2 (ja) | 低エネルギイオン化粒子照射装置 | |
KR920003157B1 (ko) | PIG(Penning Ionization Gause)형의 이온원 | |
US20020033446A1 (en) | Neutral beam processing apparatus and method | |
JPH1083899A (ja) | 中性粒子線源 | |
JPH06310297A (ja) | 低エネルギー中性粒子線発生方法及び装置 | |
JPH0692638B2 (ja) | 薄膜装置 | |
JPH0535537B2 (ja) | ||
JP3045619B2 (ja) | プラズマ発生装置 | |
JPH0578849A (ja) | 有磁場マイクロ波プラズマ処理装置 | |
JPH06252096A (ja) | 半導体加工装置 | |
KR20020004934A (ko) | 선형이온빔의 플라즈마소스 | |
JPH0665200B2 (ja) | 高速原子線源装置 | |
JP2001076636A (ja) | イオン源装置及び真空処理装置 | |
JP4263806B2 (ja) | イオン発生方法およびイオン源 | |
JP2833183B2 (ja) | イオン源 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |