JPH0770512B2 - 低エネルギイオン化粒子照射装置 - Google Patents
低エネルギイオン化粒子照射装置Info
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- JPH0770512B2 JPH0770512B2 JP60018505A JP1850585A JPH0770512B2 JP H0770512 B2 JPH0770512 B2 JP H0770512B2 JP 60018505 A JP60018505 A JP 60018505A JP 1850585 A JP1850585 A JP 1850585A JP H0770512 B2 JPH0770512 B2 JP H0770512B2
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- H—ELECTRICITY
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造用のエツチング，膜形成などに用
いられる低エネルギイオン化粒子照射装置に関し、特に
イオン化粒子を低エネルギ領域で制御し、しかも試料に
効率良くイオン化粒子を照射するようにした低エネルギ
イオン化粒子照射装置に関するものである。
いられる低エネルギイオン化粒子照射装置に関し、特に
イオン化粒子を低エネルギ領域で制御し、しかも試料に
効率良くイオン化粒子を照射するようにした低エネルギ
イオン化粒子照射装置に関するものである。
半導体製造用のエツチング，膜形成技術としてプラズ
マ，イオンなどを試試料基板に照射する方法が検討され
ている。通常，この種の装置は、供給したガスをプラズ
マ化するプラズマ生成室を有し、このプラズマ生成室か
らイオンビーム，プラズマ流を引出して試料基板に照射
している。この時、プラズマ生成室から試料基板にイオ
ン化粒子を効率良く輸送，照射し、しかもイオン化粒子
の運動エネルギ（イオンエネルギ）の制御方法が問題に
なつている。そして装置構成，操作性の点でプラズマ生
成室と試料基板との間を必要な距離に保つて、所望のイ
オンエネルギを有する粒子が試料基板に大量に到達させ
る必要がある。
マ，イオンなどを試試料基板に照射する方法が検討され
ている。通常，この種の装置は、供給したガスをプラズ
マ化するプラズマ生成室を有し、このプラズマ生成室か
らイオンビーム，プラズマ流を引出して試料基板に照射
している。この時、プラズマ生成室から試料基板にイオ
ン化粒子を効率良く輸送，照射し、しかもイオン化粒子
の運動エネルギ（イオンエネルギ）の制御方法が問題に
なつている。そして装置構成，操作性の点でプラズマ生
成室と試料基板との間を必要な距離に保つて、所望のイ
オンエネルギを有する粒子が試料基板に大量に到達させ
る必要がある。
しかしながら、上記エツチング，膜形成に有用な０〜50
0eVの低エネルギ領域で、しかも大量のイオン化粒子を
効率良く輸送するのは一般に困難である。このような低
エネルギ領域のプラズマ生成室からイオンの引出しに
は、単葉メツシユ電極系〔例えば、「Low Energy Ion B
eam Etching」（J.M.E.Harper et al:J.Electrochem.So
c.vol.128,No.5,PP.1077〜1083（1981）〕が適している
と云われているが、イオン化粒子の輸送距離とともにビ
ームが拡がり、プラズマ生成室と試料基板との距離を大
きくとれないという問題点があつた。このビームの拡が
りを制御する方法としては、イオンビーム中に熱電子を
発生させ、電荷の中和化による方法が知られている。こ
の方法は、熱フイラメントによつて熱電子を発生させて
いるため、反応性ガス粒子に対しては熱フイラメントが
劣化するため、実用的な方法とは云えず、より実用的な
方法が望まれていた。
0eVの低エネルギ領域で、しかも大量のイオン化粒子を
効率良く輸送するのは一般に困難である。このような低
エネルギ領域のプラズマ生成室からイオンの引出しに
は、単葉メツシユ電極系〔例えば、「Low Energy Ion B
eam Etching」（J.M.E.Harper et al:J.Electrochem.So
c.vol.128,No.5,PP.1077〜1083（1981）〕が適している
と云われているが、イオン化粒子の輸送距離とともにビ
ームが拡がり、プラズマ生成室と試料基板との距離を大
きくとれないという問題点があつた。このビームの拡が
りを制御する方法としては、イオンビーム中に熱電子を
発生させ、電荷の中和化による方法が知られている。こ
の方法は、熱フイラメントによつて熱電子を発生させて
いるため、反応性ガス粒子に対しては熱フイラメントが
劣化するため、実用的な方法とは云えず、より実用的な
方法が望まれていた。
本発明はこのような事情に鑑み、これらの欠点を解決す
るためになされたもので、プラズマ生成室から拡がりの
小さなプラズマビームとして輸送し、そのプラズマ流に
含まれるイオン化粒子の運動エネルギを試料基板近傍で
制御することにより、低エネルギのイオン化粒子を効率
良く輸送，照射することができる低エネルギイオン化粒
子照射装置を提供するものである。
るためになされたもので、プラズマ生成室から拡がりの
小さなプラズマビームとして輸送し、そのプラズマ流に
含まれるイオン化粒子の運動エネルギを試料基板近傍で
制御することにより、低エネルギのイオン化粒子を効率
良く輸送，照射することができる低エネルギイオン化粒
子照射装置を提供するものである。
本発明にかかる低エネルギイオン化粒子照射装置は、プ
ラズマを発生させるプラズマ生成室と、このプラズマ生
成室に設けられたプラズマ引出し口と、このプラズマ引
出し口より放出されるプラズマ流に含まれるイオン化粒
子を試料基板に照射するべく該試料基板を載置する試料
台が載置されかつプラズマ生成室と電気的に絶縁された
真空試料室と、プラズマ引出し口から放出されるプラズ
マ流を方向性をもつプラズマビームとして試料基板に輸
送するために磁界あるいは電界のいずれかを単独もしく
は組合せたプラズマ輸送手段と、プラズマ生成室と試料
台とに各々電圧を印加する電圧印加手段と、プラズマで
輸送手段および試料基板の間の試料基板の近傍に配設さ
れプラズマ流に含まれるイオン化粒子を引出すイオン引
出し電極を有するイオン化粒子引出し手段とを具備する
ものである。
ラズマを発生させるプラズマ生成室と、このプラズマ生
成室に設けられたプラズマ引出し口と、このプラズマ引
出し口より放出されるプラズマ流に含まれるイオン化粒
子を試料基板に照射するべく該試料基板を載置する試料
台が載置されかつプラズマ生成室と電気的に絶縁された
真空試料室と、プラズマ引出し口から放出されるプラズ
マ流を方向性をもつプラズマビームとして試料基板に輸
送するために磁界あるいは電界のいずれかを単独もしく
は組合せたプラズマ輸送手段と、プラズマ生成室と試料
台とに各々電圧を印加する電圧印加手段と、プラズマで
輸送手段および試料基板の間の試料基板の近傍に配設さ
れプラズマ流に含まれるイオン化粒子を引出すイオン引
出し電極を有するイオン化粒子引出し手段とを具備する
ものである。
本発明においては、プラズマ生成室から拡がりの小さな
プラズマビームとして輸送した後、試料基板近傍でイオ
ン化粒子のエネルギを制御することによつて、500eV以
下の低イオンエネルギ領域でプラズマ生成室と試料基板
との距離を離しても、試料基板上にイオン電流密度の高
いイオン化粒子を照射することが可能になる。
プラズマビームとして輸送した後、試料基板近傍でイオ
ン化粒子のエネルギを制御することによつて、500eV以
下の低イオンエネルギ領域でプラズマ生成室と試料基板
との距離を離しても、試料基板上にイオン電流密度の高
いイオン化粒子を照射することが可能になる。
そして、プラズマ生成室からプラズマ流を輸送した後、
試料基板近傍のイオン引出し電極にてプラズマ流に含ま
れるイオン化粒子の引出しを制御することができる。こ
のとき、プラズマ流の周辺にプラズマ流の拡がりを制御
するプラズマ制御機構を設けることによつて、さらにイ
オン電流密度を高めることができる。
試料基板近傍のイオン引出し電極にてプラズマ流に含ま
れるイオン化粒子の引出しを制御することができる。こ
のとき、プラズマ流の周辺にプラズマ流の拡がりを制御
するプラズマ制御機構を設けることによつて、さらにイ
オン電流密度を高めることができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
第１図は本発明の一実施例による低エネルギイオン化粒
子照射装置を示す概略構成図であり、プラズマ発生源と
してマイクロ波励起によるプラズマ生成室を用いた場合
を示す。第１図において、１はそのプラズマ生成室、２
は真空試料室、３は排気系、４はマイクロ波導入窓、５
はマイクロ波導波管、６はプラズマ生成室１に設けられ
たガス導入口、７はプラズマ生成室１の外部に設けられ
た直流磁場を発生させる磁気コイル、８はプラズマ生成
室１に設けられたプラズマ引出し口、９はこの引出し口
８より放出されるプラズマ流、10は真空試料室２内に配
設される試料台、11はこの試料台10に載置される試料基
板、12は試料基板11の近傍に配設されるイオン引出し電
極である。なお、21はプラズマ生成室１とマイクロ波導
波管５を電気的に絶縁して結合するための抑え部材であ
る。
子照射装置を示す概略構成図であり、プラズマ発生源と
してマイクロ波励起によるプラズマ生成室を用いた場合
を示す。第１図において、１はそのプラズマ生成室、２
は真空試料室、３は排気系、４はマイクロ波導入窓、５
はマイクロ波導波管、６はプラズマ生成室１に設けられ
たガス導入口、７はプラズマ生成室１の外部に設けられ
た直流磁場を発生させる磁気コイル、８はプラズマ生成
室１に設けられたプラズマ引出し口、９はこの引出し口
８より放出されるプラズマ流、10は真空試料室２内に配
設される試料台、11はこの試料台10に載置される試料基
板、12は試料基板11の近傍に配設されるイオン引出し電
極である。なお、21はプラズマ生成室１とマイクロ波導
波管５を電気的に絶縁して結合するための抑え部材であ
る。
ここで、プラズマ生成室１は絶縁支持部材22を介して試
料室２と電気的に絶縁されている。そしてこのプラズマ
生成室１に導入されるガス，残留ガスは排気系３によつ
て排気されるものとなつている。プラズマ生成用のマイ
クロ波発振源としては例えば2.54GHzのマグネトロンが
用いられ、これは、マイクロ波導入窓４から外部方向に
矩形導波管5,さらに図示していない整合器，マイクロ波
電力計，アイソレータを経た位置に接続される。プラズ
マ生成室１はステンレス鋼から成り、プラズマ生成によ
る温度上昇を防止するため、外部は水冷されている。し
かして、このプラズマ生成室１にガス導入口６よりガス
を導入し、矩形導波管５を介して2.54GHzのマイクロ波
を導入する。これに磁気コイル７によつて直流磁場がマ
イクロ波電界に対して直角方向で電子サイクロトロン共
鳴（ECR）条件（875ガラス）を満足する磁界を生じさせ
ると、これらの相互作用（ECR）によつて導入されたガ
スはプラズマ化される。従つて、プラズマ生成室１のマ
イクロ波導入窓４に対向する他端にはプラズマ引出し口
８が設けられており、プラズマが真空試料室２に引出さ
れる。この時、前記引出し口８で磁気コイル７による磁
界が発散磁界になつているため、この引出し口８からの
プラズマは真空試料室２に等方的に拡がることなく、試
料台10の方向に運動エネルギを有するプラズマ流９とし
て引出される。このような磁界中の両極性拡散によるプ
ラズマはプラズマ流として輸送することができる。しか
も、プラズマ流９はビームが電気的に中性なため、クー
ロン力によるビーム拡がりは原理的に小さく、低エネル
ギのイオンのみを輸送するのに比較して、ビーム拡がり
は小さくなる。そしてプラズマ流９の中に含まれるイオ
ン化粒子が試料基板11に衝突する時の運動エネルギは、
第１図のプラズマ生成室1,イオン引出し電極12および試
料台10にそれぞれ印加する電圧A,BおよびＣによつて制
御することができる。例えば、イオン引出し電極12を取
り外して、プラズマ生成室１を正電位（Ａ），試料台10
を負電位もしくは接地電位（Ｃ）として、プラズマ生成
室１と試料台10との間に電位差〔（Ａ）−（Ｃ）〕を与
えると、試料基板11に衝突するイオン化粒子の運動エネ
ルギは制御できる。さらに、第１図に示すごとくイオン
引出し電極12の電位（Ｂ）を負電位もしくは接地電位に
し、プラズマ生成室１とイオン引出し電極（例えば単葉
メツシユ電極）12との間に電圧〔（Ａ）−（Ｂ）〕をか
けることにより、イオン引出し電極12でプラズマ中から
（正に帯電した）イオン化粒子を引出したり、プラズマ
中のイオン化粒子の運動（速度，方向）を制御したりす
るとともに、前記電位（Ａ）と（Ｃ）との電位差によつ
てそのイオンエネルギが制御される。また、イオン引出
し電極12に正の電圧（正電位）をかけることにより、プ
ラズマ中のイオンが引出されるのを制御して、試料基板
11に到達するイオン化粒子の量を減少させて、ラジカ
ル，中性粒子の比率を増大することもできる。このよう
にして、プラズマ生成室１より試料基板11の近傍までプ
ラズマ流９を輸送した後、そのイオン化粒子のエネルギ
を制御することにより、０〜500eVの低エネルギのイオ
ン化粒子でも輸送効率良くすなわち試料基板11上のイオ
ン電流密度を高くしてそのイオン化粒子を試料基板11上
に照射することができる。
料室２と電気的に絶縁されている。そしてこのプラズマ
生成室１に導入されるガス，残留ガスは排気系３によつ
て排気されるものとなつている。プラズマ生成用のマイ
クロ波発振源としては例えば2.54GHzのマグネトロンが
用いられ、これは、マイクロ波導入窓４から外部方向に
矩形導波管5,さらに図示していない整合器，マイクロ波
電力計，アイソレータを経た位置に接続される。プラズ
マ生成室１はステンレス鋼から成り、プラズマ生成によ
る温度上昇を防止するため、外部は水冷されている。し
かして、このプラズマ生成室１にガス導入口６よりガス
を導入し、矩形導波管５を介して2.54GHzのマイクロ波
を導入する。これに磁気コイル７によつて直流磁場がマ
イクロ波電界に対して直角方向で電子サイクロトロン共
鳴（ECR）条件（875ガラス）を満足する磁界を生じさせ
ると、これらの相互作用（ECR）によつて導入されたガ
スはプラズマ化される。従つて、プラズマ生成室１のマ
イクロ波導入窓４に対向する他端にはプラズマ引出し口
８が設けられており、プラズマが真空試料室２に引出さ
れる。この時、前記引出し口８で磁気コイル７による磁
界が発散磁界になつているため、この引出し口８からの
プラズマは真空試料室２に等方的に拡がることなく、試
料台10の方向に運動エネルギを有するプラズマ流９とし
て引出される。このような磁界中の両極性拡散によるプ
ラズマはプラズマ流として輸送することができる。しか
も、プラズマ流９はビームが電気的に中性なため、クー
ロン力によるビーム拡がりは原理的に小さく、低エネル
ギのイオンのみを輸送するのに比較して、ビーム拡がり
は小さくなる。そしてプラズマ流９の中に含まれるイオ
ン化粒子が試料基板11に衝突する時の運動エネルギは、
第１図のプラズマ生成室1,イオン引出し電極12および試
料台10にそれぞれ印加する電圧A,BおよびＣによつて制
御することができる。例えば、イオン引出し電極12を取
り外して、プラズマ生成室１を正電位（Ａ），試料台10
を負電位もしくは接地電位（Ｃ）として、プラズマ生成
室１と試料台10との間に電位差〔（Ａ）−（Ｃ）〕を与
えると、試料基板11に衝突するイオン化粒子の運動エネ
ルギは制御できる。さらに、第１図に示すごとくイオン
引出し電極12の電位（Ｂ）を負電位もしくは接地電位に
し、プラズマ生成室１とイオン引出し電極（例えば単葉
メツシユ電極）12との間に電圧〔（Ａ）−（Ｂ）〕をか
けることにより、イオン引出し電極12でプラズマ中から
（正に帯電した）イオン化粒子を引出したり、プラズマ
中のイオン化粒子の運動（速度，方向）を制御したりす
るとともに、前記電位（Ａ）と（Ｃ）との電位差によつ
てそのイオンエネルギが制御される。また、イオン引出
し電極12に正の電圧（正電位）をかけることにより、プ
ラズマ中のイオンが引出されるのを制御して、試料基板
11に到達するイオン化粒子の量を減少させて、ラジカ
ル，中性粒子の比率を増大することもできる。このよう
にして、プラズマ生成室１より試料基板11の近傍までプ
ラズマ流９を輸送した後、そのイオン化粒子のエネルギ
を制御することにより、０〜500eVの低エネルギのイオ
ン化粒子でも輸送効率良くすなわち試料基板11上のイオ
ン電流密度を高くしてそのイオン化粒子を試料基板11上
に照射することができる。
第２図は本発明の別の実施例を示す第１図相当の概略構
成図である。第２図において13はプラズマ生成室１より
放出されるプラズマ流９の拡がりを制御するプラズマ輸
送手段としてのプラズマ流制御機構、14はこのプラズマ
流制御機構13の周面に設けられた排気用小開口であり、
その他は第１図と同様である。ここで、プラズマ流制御
機構13は、排気用小開口14を有する金属製の中空円筒形
状をしたもので、この中央をプラズマ流９が通過するも
のとなつている。そしてこの円筒形状のプラズマ流制御
機構13は、他の構成部、特にプラズマ生成室1,試料台1
0,真空試料室２の外壁，イオン引出し電極12からはそれ
ぞれ絶縁支持部材23,24にて電気的に絶縁されている。
これによつて、プラズマ流制御機構13に電圧（Ｄ）を印
加することによりプラズマ流９の周囲を任意の電位に制
御することができる。すなわち、第２図は第１図の装置
にプラズマ流制御機構13を設置し、プラズマ流９の周囲
の電位を制御できるようにしたものである。この電位の
制御によつてプラズマ流９の拡がりの制御を可能にし、
試料基板11上のイオン電流密度の向上，イオンエネルギ
に対するイオン電流密度特性の改善などを図つたもので
ある。
成図である。第２図において13はプラズマ生成室１より
放出されるプラズマ流９の拡がりを制御するプラズマ輸
送手段としてのプラズマ流制御機構、14はこのプラズマ
流制御機構13の周面に設けられた排気用小開口であり、
その他は第１図と同様である。ここで、プラズマ流制御
機構13は、排気用小開口14を有する金属製の中空円筒形
状をしたもので、この中央をプラズマ流９が通過するも
のとなつている。そしてこの円筒形状のプラズマ流制御
機構13は、他の構成部、特にプラズマ生成室1,試料台1
0,真空試料室２の外壁，イオン引出し電極12からはそれ
ぞれ絶縁支持部材23,24にて電気的に絶縁されている。
これによつて、プラズマ流制御機構13に電圧（Ｄ）を印
加することによりプラズマ流９の周囲を任意の電位に制
御することができる。すなわち、第２図は第１図の装置
にプラズマ流制御機構13を設置し、プラズマ流９の周囲
の電位を制御できるようにしたものである。この電位の
制御によつてプラズマ流９の拡がりの制御を可能にし、
試料基板11上のイオン電流密度の向上，イオンエネルギ
に対するイオン電流密度特性の改善などを図つたもので
ある。
以下、本発明の有効特性を第３図乃至第５図に示す具体
的なデータによつて説明する。プラズマ生成室１の形状
としてはマイクロ波空洞共振器の構成とし、一例として
円形空洞共振モードTE111を採用し、円のり寸法で直径9
0mm,高さ100mmの円筒形状を用いてマイクロ波放電効率
を高めるようにした。そしてこの電子サイクロトロン共
鳴現像を用いるマイクロ波放電はイオン化効率が高いの
で、真空試料室２のガス圧を低くし、５×10-6〜２×10
-4Torrで実験を行なつた。第３図に第１図の実施例構成
で、イオン引出し電極（単葉メツシユ電極）12の電位Ｂ
を接地電位，プラズマ生成室１に正の電圧Ａをかけた時
の試料台すなわち基板ホルダ10上のイオン電流密度を示
した。なお、第３図において特性Ｉはプラズマ生成室１
と基板ホルダ10との距離が4cmの場合を，特性IIはその
距離が14cmの場合をそれぞれ示す。このような構成で得
られるイオン電流密度は、プラズマ生成室１と基板ホル
ダ10との距離を同一にして、イオン引出し電極として単
葉メツシユ電極をプラズマ生成室１の近傍に設置した場
合よりもはるかに大きな値が得られる。さらに、第１図
および第２図の構成においてイオン引出し電極12を取り
外して、プラズマ生成室１と基板ホルダ10との間に電圧
（A,C）をかけても同様の特性が得られる。一方、第３
図から明らかなように、プラズマ生成室１の印加電圧Ａ
が200eV以上でイオン電流密度が低下する傾向およびプ
ラズマ生成室と基板ホルダ間の距離に対するイオン電流
密度の低下が電圧が高い程大きくなる傾向がある。これ
は、プラズマ流９の周辺の電位分布の影響でプラズマ流
９が拡がるためと考えられる。すなわち、第２図に示す
ようなプラズマ流制御機構13を設置することによつて、
このような問題点を解決できる。第４図は、第２図の配
置において、イオン引出し電極12（メツシユ電極：メツ
シユ100）に印加する電圧（Ｂ）を−300Vにしておき、
プラズマ生成室１の電圧Ａを100V,150V,200Vに対して、
プラズマ流制御機構13に印加する電圧（Ｄ）を変化させ
た時の基板ホルダ10上でのイオン電流密度の変化の様子
を示している。ここで特性III,IVおよびＶはプラズマ生
成室の印加電圧Ａをそれぞれ100V,150Vおよび200Vにし
たときに対応しており、プラズマ流制御機構13の長さは
15〜20cmである。第４図は、プラズマ流制御機構13にか
ける電圧（Ｄ）が高くなるにつれて、基板ホルダ10上で
のイオン電流密度は大きくなる。その電圧の上限はプラ
ズマ生成室に印加する電圧（Ａ）であり、それ以上の電
圧をかけると基板ホルダ10上のイオン電流（プラズマ
流）が不安定になる。また、プラズマ流制御機構13に電
圧をかけず浮かしておいても同様の特性が得られる。こ
の場合には、プラズマ流制御機構13の材質として、金属
のみならず絶縁物を用いることができる。これらはプラ
ズマ流９の拡がり角度を制御することによつて、基板ホ
ルダ10上のイオン電流密度を制御しているものであり、
イオン引出し電極12を取り除き、プラズマ生成室１と基
板ホルダ10間に電圧（A,C）をかけても同様にイオン電
流密度の増大が図られる。第５図にプラズマ制御機構13
に印加する電圧をプラズマ生成室１と同電位にした場合
（特性VI）とプラズマ制御機構13を電気的に浮かしてお
いた場合（特性VII）について、プラズマ生成室に印加
する電圧に対する基板ホルダ10上のイオン電流密度を示
した。この時、イオン引出し電極12への印加電圧を−20
0V,イオン引出し電極12として、単葉のメツシユ電極を
用いた。また試料基板11を接地電位にしておけば、試料
基板には、プラズマ室への印加電圧よりも数十eV高いエ
ネルギを有するイオン化粒子が試料基板を照射する（イ
オン化粒子のエネルギ分析によつて、実際のイオンエネ
ルギは印加電圧よりも数十eV高いことがわかつてい
る）。第５図は、イオン電流密度も従来のプラズマ生成
室近傍におけるイオン引出し方法に比較するとはるかに
高く、しかも０〜500eVで単調に増加する制御性の良い
特性を有している。
的なデータによつて説明する。プラズマ生成室１の形状
としてはマイクロ波空洞共振器の構成とし、一例として
円形空洞共振モードTE111を採用し、円のり寸法で直径9
0mm,高さ100mmの円筒形状を用いてマイクロ波放電効率
を高めるようにした。そしてこの電子サイクロトロン共
鳴現像を用いるマイクロ波放電はイオン化効率が高いの
で、真空試料室２のガス圧を低くし、５×10-6〜２×10
-4Torrで実験を行なつた。第３図に第１図の実施例構成
で、イオン引出し電極（単葉メツシユ電極）12の電位Ｂ
を接地電位，プラズマ生成室１に正の電圧Ａをかけた時
の試料台すなわち基板ホルダ10上のイオン電流密度を示
した。なお、第３図において特性Ｉはプラズマ生成室１
と基板ホルダ10との距離が4cmの場合を，特性IIはその
距離が14cmの場合をそれぞれ示す。このような構成で得
られるイオン電流密度は、プラズマ生成室１と基板ホル
ダ10との距離を同一にして、イオン引出し電極として単
葉メツシユ電極をプラズマ生成室１の近傍に設置した場
合よりもはるかに大きな値が得られる。さらに、第１図
および第２図の構成においてイオン引出し電極12を取り
外して、プラズマ生成室１と基板ホルダ10との間に電圧
（A,C）をかけても同様の特性が得られる。一方、第３
図から明らかなように、プラズマ生成室１の印加電圧Ａ
が200eV以上でイオン電流密度が低下する傾向およびプ
ラズマ生成室と基板ホルダ間の距離に対するイオン電流
密度の低下が電圧が高い程大きくなる傾向がある。これ
は、プラズマ流９の周辺の電位分布の影響でプラズマ流
９が拡がるためと考えられる。すなわち、第２図に示す
ようなプラズマ流制御機構13を設置することによつて、
このような問題点を解決できる。第４図は、第２図の配
置において、イオン引出し電極12（メツシユ電極：メツ
シユ100）に印加する電圧（Ｂ）を−300Vにしておき、
プラズマ生成室１の電圧Ａを100V,150V,200Vに対して、
プラズマ流制御機構13に印加する電圧（Ｄ）を変化させ
た時の基板ホルダ10上でのイオン電流密度の変化の様子
を示している。ここで特性III,IVおよびＶはプラズマ生
成室の印加電圧Ａをそれぞれ100V,150Vおよび200Vにし
たときに対応しており、プラズマ流制御機構13の長さは
15〜20cmである。第４図は、プラズマ流制御機構13にか
ける電圧（Ｄ）が高くなるにつれて、基板ホルダ10上で
のイオン電流密度は大きくなる。その電圧の上限はプラ
ズマ生成室に印加する電圧（Ａ）であり、それ以上の電
圧をかけると基板ホルダ10上のイオン電流（プラズマ
流）が不安定になる。また、プラズマ流制御機構13に電
圧をかけず浮かしておいても同様の特性が得られる。こ
の場合には、プラズマ流制御機構13の材質として、金属
のみならず絶縁物を用いることができる。これらはプラ
ズマ流９の拡がり角度を制御することによつて、基板ホ
ルダ10上のイオン電流密度を制御しているものであり、
イオン引出し電極12を取り除き、プラズマ生成室１と基
板ホルダ10間に電圧（A,C）をかけても同様にイオン電
流密度の増大が図られる。第５図にプラズマ制御機構13
に印加する電圧をプラズマ生成室１と同電位にした場合
（特性VI）とプラズマ制御機構13を電気的に浮かしてお
いた場合（特性VII）について、プラズマ生成室に印加
する電圧に対する基板ホルダ10上のイオン電流密度を示
した。この時、イオン引出し電極12への印加電圧を−20
0V,イオン引出し電極12として、単葉のメツシユ電極を
用いた。また試料基板11を接地電位にしておけば、試料
基板には、プラズマ室への印加電圧よりも数十eV高いエ
ネルギを有するイオン化粒子が試料基板を照射する（イ
オン化粒子のエネルギ分析によつて、実際のイオンエネ
ルギは印加電圧よりも数十eV高いことがわかつてい
る）。第５図は、イオン電流密度も従来のプラズマ生成
室近傍におけるイオン引出し方法に比較するとはるかに
高く、しかも０〜500eVで単調に増加する制御性の良い
特性を有している。
以上の実施例では直流電圧を印加してイオン化粒子のエ
ネルギを制御する方法について述べたが、試料基板11が
絶縁物，さらには膜形成物が絶縁物で試料基板11に電荷
がたまりその影響を考慮する必要がある場合には、交流
の印加電圧，さらには高周波電源を用いることにより、
これら電荷のチヤージの影響をなくすことができること
は云うまでもない。
ネルギを制御する方法について述べたが、試料基板11が
絶縁物，さらには膜形成物が絶縁物で試料基板11に電荷
がたまりその影響を考慮する必要がある場合には、交流
の印加電圧，さらには高周波電源を用いることにより、
これら電荷のチヤージの影響をなくすことができること
は云うまでもない。
また、上記実施例はECRイオン源について述べたが、磁
界，電界およびプラズマ生成室と試料室とのガス差圧な
どの手段によつて方向性をもつプラズマ流を放出するよ
うに構成したイオン源に対して、本発明は適用できるこ
とは云うまでもない。さらに、試料基板11が配設される
真空試料室２のガス圧は、高くなるとプラズマ生成室１
と試料基板11との間に電圧をかけることが難しくなるこ
とから２×10-4Torr以下の低ガス圧であることが好まし
い。
界，電界およびプラズマ生成室と試料室とのガス差圧な
どの手段によつて方向性をもつプラズマ流を放出するよ
うに構成したイオン源に対して、本発明は適用できるこ
とは云うまでもない。さらに、試料基板11が配設される
真空試料室２のガス圧は、高くなるとプラズマ生成室１
と試料基板11との間に電圧をかけることが難しくなるこ
とから２×10-4Torr以下の低ガス圧であることが好まし
い。
以上説明したように本発明によれば、プラズマ生成室か
ら拡がりの小さなプラズマ流としてイオン化粒子を輸送
した後、試料基板近傍でイオン化粒子のエネルギを制御
するようにしたので、500eV以下の低エネルギ領域でプ
ラズマ生成室と試料基板との距離を離しても、試料基板
上にイオン電流密度の高いイオン化粒子を照射できる利
点がある。さらに、プラズマ流の周辺にプラズマ流の拡
がりを制御する機構を設けることによつてイオン電流密
度を高めることができる。そのため、本発明を低エネル
ギのイオン化粒子によるエツチング，付着（デポジシヨ
ン）装置に用いれば、500eV以下の低エネルギを領域で
イオン化粒子の運動エネルギを制御し、しかも従来の装
置よりも多くのイオン電流を取ることができるため、高
性能（低損傷高速エツチング，高品質，高付着速度の膜
形成）な処理ができる効果がある。
ら拡がりの小さなプラズマ流としてイオン化粒子を輸送
した後、試料基板近傍でイオン化粒子のエネルギを制御
するようにしたので、500eV以下の低エネルギ領域でプ
ラズマ生成室と試料基板との距離を離しても、試料基板
上にイオン電流密度の高いイオン化粒子を照射できる利
点がある。さらに、プラズマ流の周辺にプラズマ流の拡
がりを制御する機構を設けることによつてイオン電流密
度を高めることができる。そのため、本発明を低エネル
ギのイオン化粒子によるエツチング，付着（デポジシヨ
ン）装置に用いれば、500eV以下の低エネルギを領域で
イオン化粒子の運動エネルギを制御し、しかも従来の装
置よりも多くのイオン電流を取ることができるため、高
性能（低損傷高速エツチング，高品質，高付着速度の膜
形成）な処理ができる効果がある。
第１図は本発明装置の一実施例を示す概略構成図、第２
図は本発明装置の別の実施例を示す概略構成図、第３
図，第４図および第５図はそれぞれ本発明装置により得
られた特性図である。 １……プラズマ生成室、２……真空試料室、３……排気
系、４……マイクロ波導入窓、５……マイクロ波導波
管、６……ガス導入口、７……磁気コイル、８……プラ
ズマ引出し口、９……プラズマ流、10……試料台（基板
ホルダ）11……試料基板、12……イオン引出し電極、13
……プラズマ流制御機構、14……排気用小開口、22,23,
24……絶縁支持部材。
図は本発明装置の別の実施例を示す概略構成図、第３
図，第４図および第５図はそれぞれ本発明装置により得
られた特性図である。 １……プラズマ生成室、２……真空試料室、３……排気
系、４……マイクロ波導入窓、５……マイクロ波導波
管、６……ガス導入口、７……磁気コイル、８……プラ
ズマ引出し口、９……プラズマ流、10……試料台（基板
ホルダ）11……試料基板、12……イオン引出し電極、13
……プラズマ流制御機構、14……排気用小開口、22,23,
24……絶縁支持部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−225525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−20440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−175832（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマを発生させるプラズマ生成室と、
該プラズマ生成室に設けられたプラズマ引出し口と、該
プラズマ引出し口より放出されるプラズマ流に含まれる
イオン化粒子を試料基板に照射すべく該試料基板を載置
する試料台が載置されかつ前記プラズマ生成室と電気的
に絶縁された真空試料室と、前記プラズマ引出し口から
放出されるプラズマ流を方向性をもつプラズマビームと
して前記試料基板に輸送するために磁界あるいは電界の
いずれかを単独もしくは組合せたプラズマ輸送手段と、
前記プラズマ生成室と前記試料台とに各々電圧を印加す
る電圧印加手段と、前記プラズマ輸送手段および前記試
料基板の間の前記試料基板の近傍に配設され前記プラズ
マ流に含まれるイオン化粒子を引出すイオン引出し電極
を有するイオン化粒子引出し手段とを具備したことを特
徴とする低エネルギイオン化粒子照射装置。 - 【請求項２】前記プラズマ輸送手段が、プラズマ流の拡
がりを電気的に制御するプラズマ流制御手段を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低エネルギ
イオン化粒子照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60018505A JPH0770512B2 (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 低エネルギイオン化粒子照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60018505A JPH0770512B2 (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 低エネルギイオン化粒子照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177728A JPS61177728A (ja) | 1986-08-09 |
| JPH0770512B2 true JPH0770512B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=11973477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60018505A Expired - Lifetime JPH0770512B2 (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 低エネルギイオン化粒子照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770512B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009009272A3 (en) * | 2007-07-07 | 2009-03-05 | Varian Semiconductor Equipment | Conformal doping using high neutral plasma implant |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195124A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-27 | Anelva Corp | Ｅｃｒプラズマ装置 |
| JP2514328B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1996-07-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体製造装置 |
| JPS63182822A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-28 | Hitachi Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2723513B2 (ja) * | 1987-03-05 | 1998-03-09 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPS644023A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Toppan Printing Co Ltd | Dry etching device |
| US4973381A (en) * | 1987-11-30 | 1990-11-27 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for etching surface with excited gas |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59225525A (ja) * | 1983-06-06 | 1984-12-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 反応性イオンビ−ムエツチング装置 |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP60018505A patent/JPH0770512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009009272A3 (en) * | 2007-07-07 | 2009-03-05 | Varian Semiconductor Equipment | Conformal doping using high neutral plasma implant |
| JP2010532919A (ja) * | 2007-07-07 | 2010-10-14 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 高ニュートラル密度プラズマ注入を用いるコンフォーマルドーピング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61177728A (ja) | 1986-08-09 |
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| JPH0221296B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |