JP2007214215A - Etching device, etching method and program - Google Patents

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Tadahisa Shiono
忠久 塩野
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Showa Shinku Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching device which can sufficiently be worked into an arbitrary shape, and to provide an etching method and a program. <P>SOLUTION: The etching device 10 is provided with an ion gun 11, an XY stage 12, a control unit 13 and a PC15. An etched total amount of each region of a substrate 21 classified in a grid shape is calculated from the distribution of the thickness of the substrate 21 to which previously measured etching is performed. The PC 15 discriminates an etching time in each region so that it reaches an etched total amount. The control unit 13 controls the XY stage 12 and the ion gun 11 based on the etching time discriminated by the PC15. Since a shielding object such as a mask is not arranged between the ion gun 11 and the XY stage 12, the device can sufficiently be worked into the arbitrary shape without interrupting an etching possible region. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品の製造に利用されるエッチング装置、エッチング方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to an etching apparatus, an etching method, and a program used for manufacturing an electronic component.

従来、半導体、電子部品製造の分野では基板上に薄膜を形成し、デバイスとする技術が一般に用いられている。例えば圧電素子を例に挙げると、圧電材料からなるウエハ又は基板上に電極膜を成膜し、数十〜数千個の複数の素子を形成した後、個々の素子に切り分けることにより、圧電素子が製造される。   Conventionally, in the field of manufacturing semiconductors and electronic components, a technique of forming a thin film on a substrate to form a device is generally used. For example, taking a piezoelectric element as an example, an electrode film is formed on a wafer or substrate made of a piezoelectric material, and several tens to several thousands of elements are formed, and then divided into individual elements. Is manufactured.

圧電素子は、利用する振動モードによっても異なるが、例えば厚みすべり振動を利用した振動素子では、その基板の厚み、電極膜の厚みによって周波数が決まるため、これらの厚みの精度によって周波数精度が決まる。なお、表面弾性波素子でも、その電極膜の厚みの精度によって周波数精度が決まる。従って、これらの素子で所望の周波数精度を得るためには、基板、電極膜の厚みを制御することが重要である。   The piezoelectric element differs depending on the vibration mode to be used. For example, in a vibration element using thickness-shear vibration, the frequency is determined by the thickness of the substrate and the thickness of the electrode film. Therefore, the frequency accuracy is determined by the accuracy of these thicknesses. Even in the surface acoustic wave device, the frequency accuracy is determined by the accuracy of the thickness of the electrode film. Therefore, in order to obtain a desired frequency accuracy with these elements, it is important to control the thickness of the substrate and the electrode film.

しかし、現在基板に用いられる研磨技術の精度は十分でなく、基板内での厚みの分布が生じる。更にスパッタ蒸着で成膜された電極膜にも厚み分布が生ずるため、同一基板内に形成された素子は周波数特性にばらつきが生ずる問題がある。   However, the precision of the polishing technique currently used for the substrate is not sufficient, and a thickness distribution occurs in the substrate. Furthermore, since an electrode film formed by sputter deposition also has a thickness distribution, elements formed on the same substrate have a problem in that frequency characteristics vary.

そこで、基板内の厚みのばらつきを抑制するため、基板を研磨した後、基板の厚み分布を測定し、もしくは電極膜を成膜した後に個々の周波数分布を測定し、それぞれのエリアをマスクを介して選択的にエッチングし、基板又は電極膜の厚みのばらつきを小さくする方法が用いられている(例えば特許文献1)。
特開2001−36370号公報
Therefore, in order to suppress variations in the thickness within the substrate, after polishing the substrate, measure the thickness distribution of the substrate, or after depositing the electrode film, measure the individual frequency distribution, and pass each area through a mask. For example, Patent Document 1 discloses a method in which variation in thickness of a substrate or an electrode film is reduced by selective etching.
JP 2001-36370 A

ところで、特許文献1に開示されているように厚み分布のばらつきを減らすため、マスクを介してエッチングする場合、エッチングの際に基板もしくは薄膜のみならずマスク表面も消耗されるため、マスクの交換が不可欠である。また、マスク表面の消耗により発生したパーティクルは、素子を汚染する原因ともなり、素子の不良の原因となる。また、エッチング可能領域の一部のみしかエッチングすることができないため、所定のエッチング量を得るために要する時間が増加し、製造効率が悪く、コストが増加する問題がある。   By the way, as disclosed in Patent Document 1, in order to reduce variation in thickness distribution, when etching is performed through a mask, not only the substrate or the thin film but also the mask surface is consumed during the etching. It is essential. In addition, particles generated by the exhaustion of the mask surface cause contamination of the element and cause a defect of the element. Further, since only a part of the etchable region can be etched, there is a problem that the time required to obtain a predetermined etching amount is increased, the manufacturing efficiency is poor, and the cost is increased.

そこで、素子の不良の原因となるマスク等の消耗部品が必要なく、エッチング源とエッチングが施される基板との間に遮蔽物を設けず効率よく任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びプログラムが求められている。   Therefore, an etching apparatus that does not require consumable parts such as a mask that causes element defects and can be efficiently processed into an arbitrary shape without providing a shielding object between the etching source and the substrate to be etched. There is a need for an etching method and program.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、良好に任意の形状に加工することが可能なエッチング装置、エッチング方法及びプログラムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the etching apparatus, the etching method, and program which can be favorably processed into arbitrary shapes.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るエッチング装置は、
所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と、前記エッチング源のエッチング分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応するように、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備える、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an etching apparatus according to the first aspect of the present invention comprises:
An etching source having a predetermined etching distribution;
A stage on which the object to be etched is placed;
A relative position adjusting means for adjusting a relative position between the etching source and the stage;
Based on the distribution of the etching amount of the etching object and the etching distribution of the etching source, the relative position adjusting unit and the etching device are arranged so that the total etching amount at each position of the etching object corresponds to the etching amount. Control means for controlling at least one of the etching source;
It is characterized by comprising.

前記エッチング源は、前記エッチング対象物にエッチング用の粒子ビームを照射し、
前記制御手段は、例えば、前記エッチング源と前記相対位置調整手段とを制御して、前記エッチング対象物の各位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射時間を制御する。
The etching source irradiates the etching object with a particle beam for etching,
For example, the control unit controls the etching source and the relative position adjusting unit to control the irradiation time of the particle beam from the etching source at each position of the etching target.

前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、前記粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置でのエッチング源からの前記粒子ビームの照射時間を制御する。
The control means includes
Controlling the etching source to continuously irradiate the particle beam;
The relative position adjusting means is controlled to move the etching object with respect to the etching source by pitch feed, and by adjusting a stop time at each pitch position, the etching source from the etching source at each pitch position is adjusted. Control the irradiation time of the particle beam.

前記制御手段は、例えば、前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射時間を制御する。   The control means controls, for example, the relative position adjusting means to move the object to be etched at a predetermined pitch with respect to the etching source, and controls the etching source so that the etching source at each pitch position The particle beam irradiation time is controlled.

前記制御手段は、例えば、前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物の移動速度を制御する。これにより、各位置におけるエッチング総量を制御できる。   The control means controls the moving speed of the etching object by controlling the relative position adjusting means, for example. Thereby, the total amount of etching at each position can be controlled.

前記制御手段は、例えば、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度を制御する。これにより、各位置におけるエッチング総量を制御できる。   The control means controls, for example, the strength of etching particles generated by the etching source. Thereby, the total amount of etching at each position can be controlled.

前記制御手段は、前記エッチング対象物の各位置において、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度の積分値が、前記被エッチング量の分布に一致するように、前記相対位置調節手段を制御する。   The control means controls the relative position adjustment means so that an integrated value of the intensity of etching particles generated by the etching source at each position of the etching target coincides with the distribution of the amount to be etched. To do.

前記制御手段は、例えば、前記エッチング対象物の各位置において、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度の積分値が、前記被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング源から照射される粒子の強度を制御する。   The control means, for example, irradiates from the etching source so that the integrated value of the intensity of the etching particles generated by the etching source at each position of the etching target matches the distribution of the etching amount. Control the strength of the particles produced.

前記制御手段は、例えば、前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物のエッチング対象エリアの周囲を含む所定エリアを前記エッチング用粒子により走査する。   For example, the control unit controls the relative position adjusting unit to scan a predetermined area including the periphery of the etching target area of the etching target with the etching particles.

例えば、前記エッチング分布は、ガウス分布又は三角関数の単一波形で表される。   For example, the etching distribution is represented by a Gaussian distribution or a trigonometric single waveform.

前記エッチング源によってエッチングが施される領域の厚みを測定する厚み測定部を、更に配置してもよい。   You may further arrange | position the thickness measurement part which measures the thickness of the area | region etched by the said etching source.

前記被エッチング量の分布を求める手段と、前記被エッチング量の分布と、前記エッチング源のエッチング分布とから、前記エッチング源と前記相対位置制御手段とを制御する制御パターンを計算する演算手段と、を更に配置してもよい。   Means for obtaining a distribution of the etching amount; an arithmetic means for calculating a control pattern for controlling the etching source and the relative position control means from the distribution of the etching amount and the etching distribution of the etching source; May be further arranged.

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係るエッチング方法は、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアにエッチング用粒子を生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法であって、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an etching method according to the second aspect of the present invention comprises:
Etching for etching the etching target area by generating etching particles in the etching target area of the etching target by an etching source having a known etching distribution and moving the relative position of the etching source and the etching target. A method,
The etching source and the relative position of the etching source and the etching target are controlled so that the integrated value of the intensity of the etching particles matches the distribution of the etching amount at each position of the etching target area. It is characterized by.

上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアにエッチング用粒子を生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法を制御するために、前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、の制御をコンピュータに実行させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a program according to the third aspect of the present invention provides:
Etching for etching the etching target area by generating etching particles in the etching target area of the etching target by an etching source having a known etching distribution and moving the relative position of the etching source and the etching target. In order to control the method, at each position of the etching target area, the etching source, the etching source, and the etching target so that the integrated value of the intensity of the etching particles matches the distribution of the etching amount. It is characterized by having a computer perform control of the relative position.

本発明によれば、エッチング対象の各位置に照射される粒子の照射量を被エッチング量の分布に対応するように制御することにより、良好なエッチングが可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform good etching by controlling the irradiation amount of particles irradiated to each position to be etched so as to correspond to the distribution of the etching amount.

本発明の実施の形態に係るエッチング装置、エッチング方法及びプログラムについて図面を参照して説明する。   An etching apparatus, an etching method, and a program according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態に係るエッチング装置10の構成を図1に示す。また図2に本実施の形態のエッチング装置10によってエッチングされる基板21を模式的に示す。   FIG. 1 shows a configuration of an etching apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically shows a substrate 21 to be etched by the etching apparatus 10 of the present embodiment.

図1に示すようにエッチング装置10は、イオンガン11と、XYステージ12と、制御部13と、真空槽14と、PC15と、を備える。イオンガン11とXYステージ12とは、真空槽14内に設置され、真空槽14によって大気から遮断されている。   As shown in FIG. 1, the etching apparatus 10 includes an ion gun 11, an XY stage 12, a control unit 13, a vacuum chamber 14, and a PC 15. The ion gun 11 and the XY stage 12 are installed in a vacuum chamber 14 and are shielded from the atmosphere by the vacuum chamber 14.

イオンガン11は、イオンビーム、即ち、イオン粒子を生成する装置である。イオンガン11のチャンバ内には例えばArが導入され、チャンバ内でアノードとフィラメントの間に直流電圧を印加し、直流熱陰極放電を起こすことによりArプラズマを発生させる。続いてArの正イオンを加速器によって加速させ、引き出し孔からイオンビームとして取り出す。イオンビームの電流密度、即ち、イオン密度は、引き出し孔の数、形状等により変化する。
また、これらの引き出し孔を用いた場合の電流密度分布を図4及び図5に示す。図4(a)の電流密度分布は図3(a)の引き出し孔を用いた場合に対応し、図5(b)は図3(b)、図5(c)は図3(c)に対応する。なお、点は実測値であり、図4(a)及び図5(b)に示す線はガウス分布による近似である。
なお、いずれのグラフも、イオンガン11とエッチング対象の基板21とを対向して配置して、基板21のイオンガン11の中心と対向する位置を原点としたときの原点からの距離と照射されるイオンビームの電流密度との関係を示すものである。
The ion gun 11 is an apparatus that generates an ion beam, that is, ion particles. Ar, for example, is introduced into the chamber of the ion gun 11, and Ar plasma is generated by applying a DC voltage between the anode and the filament in the chamber and causing a DC hot cathode discharge. Subsequently, Ar positive ions are accelerated by an accelerator and extracted from the extraction hole as an ion beam. The current density of the ion beam, that is, the ion density varies depending on the number and shape of the extraction holes.
Moreover, the current density distribution when these lead holes are used is shown in FIGS. The current density distribution in FIG. 4 (a) corresponds to the case of using the lead-out hole in FIG. 3 (a), FIG. 5 (b) in FIG. 3 (b), and FIG. 5 (c) in FIG. Correspond. The points are actually measured values, and the lines shown in FIGS. 4A and 5B are approximations based on a Gaussian distribution.
In each graph, the ion gun 11 and the substrate 21 to be etched are arranged facing each other, and the distance from the origin when the position facing the center of the ion gun 11 of the substrate 21 is the origin and the irradiated ions. It shows the relationship with the current density of the beam.

詳細に後述するように、本実施の形態ではイオンガン11から照射されるイオンビームの電流密度分布をガウス分布で近似し、エッチングレートを算出することによりエッチング時間を算出する。従って、電流密度分布は、図4(a)又は図5(b)に示すようにガウス分布で近似することができることが好ましい。このため、本実施の形態では図3(a)、(b)のようにほぼ同径の孔が形成された引き出し孔を用いるのが好ましい。また、図4(a)及び図5(b)から明らかなように孔の数を増やすと電流密度分布は横に広がる傾向を示す。従って、実施するエッチングの細密さ等に応じて孔の数を調節すると良い。また、電流密度分布は、孔の形状、数、配置、放電電流、エッチング源とエッチング対象との距離等を調節することにより制御できるため、ガウス分布、三角関数等で演算する場合は、所望の分布を得ることができるように、予めこれらの条件を調整しておけばよい。なお、電流密度分布は必ずしもガウス分布、三角関数等を用いた波形として表す必要はなく実測値を用いることも可能である。この場合、図3(c)のように径の異なる孔が形成された引き出し孔を用いることができる。   As will be described in detail later, in the present embodiment, the etching time is calculated by approximating the current density distribution of the ion beam irradiated from the ion gun 11 with a Gaussian distribution and calculating the etching rate. Therefore, it is preferable that the current density distribution can be approximated by a Gaussian distribution as shown in FIG. 4A or 5B. For this reason, in this embodiment, it is preferable to use a lead-out hole in which holes having substantially the same diameter are formed as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Further, as apparent from FIGS. 4A and 5B, when the number of holes is increased, the current density distribution tends to spread sideways. Therefore, the number of holes may be adjusted according to the fineness of etching to be performed. In addition, since the current density distribution can be controlled by adjusting the shape, number, arrangement, discharge current, distance between the etching source and etching target, etc. of the hole, when calculating with a Gaussian distribution, trigonometric function, etc. These conditions may be adjusted in advance so that the distribution can be obtained. Note that the current density distribution does not necessarily have to be represented as a waveform using a Gaussian distribution, a trigonometric function, or the like, and an actual measurement value can also be used. In this case, it is possible to use a drawing hole in which holes having different diameters are formed as shown in FIG.

XYステージ12は、載置台12a、シーケンサ等からなるステージ制御部、モータ等から構成されるステージ駆動部等を備える。図1に示すように載置台12aのイオンガン11に対向する面上には、エッチングが施される基板21が設置される。
XYステージ12のステージ駆動部は、ステージ制御部によって制御され、更にステージ制御部は制御部13によって制御される。
ステージ駆動部によって載置台12aはX軸及びY軸方向(図1の水平面)に移動する。XYステージ12の移動形態は、ピッチ送り(一定距離だけ移動して一旦停止する動作を繰り返す処理)でも、等速又は速度を変動させながら連続的に移動させる形態も可能である。本実施の形態ではエッチング源であるイオンガン11が固定されているため、このXYステージ12の移動によって、基板21とイオンガン11との相対位置を調節する。
The XY stage 12 includes a stage 12a, a stage control unit including a sequencer, a stage driving unit including a motor, and the like. As shown in FIG. 1, a substrate 21 to be etched is placed on the surface of the mounting table 12a facing the ion gun 11.
The stage drive unit of the XY stage 12 is controlled by the stage control unit, and the stage control unit is further controlled by the control unit 13.
The stage 12a moves the mounting table 12a in the X-axis and Y-axis directions (horizontal plane in FIG. 1). The movement form of the XY stage 12 may be a pitch feed (a process of repeating an operation of moving a certain distance and temporarily stopping), or a form of continuous movement while changing the constant speed or speed. In this embodiment, since the ion gun 11 as an etching source is fixed, the relative position between the substrate 21 and the ion gun 11 is adjusted by the movement of the XY stage 12.

制御部13は、例えばマイクロプロセッサ等から構成され、PC15によって算出されたエッチング時間等のエッチング条件に沿ってイオンガン11と、XYステージ12とを制御する。   The control unit 13 includes a microprocessor, for example, and controls the ion gun 11 and the XY stage 12 in accordance with etching conditions such as an etching time calculated by the PC 15.

PC15は、パーソナルコンピュータ等から構成される。PC15は、詳細に後述するように、予めエッチング装置10とは独立して設けられたFTIR(フーリエ変換赤外分光計)等の測定装置によって測定された基板21の厚み分布を基に、基板21のエッチング対象領域で必要となる被エッチング量の分布を判別する。さらに、PC15は、この被エッチング量の分布、エッチングビームの電流密度分布(エッチング分布)、XYステージ12の移動速度等から、基板21の各領域にエッチングを施す時間等を算出する。   The PC 15 is composed of a personal computer or the like. As will be described later in detail, the PC 15 is based on the thickness distribution of the substrate 21 measured by a measuring device such as FTIR (Fourier transform infrared spectrometer) provided in advance independently of the etching device 10. The distribution of the etching amount required in the etching target region is discriminated. Further, the PC 15 calculates the time for performing etching on each region of the substrate 21 from the distribution of the etching amount, the current density distribution (etching distribution) of the etching beam, the moving speed of the XY stage 12, and the like.

次に、上述した構成を採るエッチング装置10の動作を図及び数式を用いて説明する。   Next, operation | movement of the etching apparatus 10 which takes the structure mentioned above is demonstrated using figures and numerical formulas.

まず、エッチングを施す基板21を用意する。基板21は図2に点線で示すように複数の素子を形成することができる面積を備える。   First, a substrate 21 to be etched is prepared. The substrate 21 has an area where a plurality of elements can be formed as shown by dotted lines in FIG.

次に、基板21の厚みの分布を例えば、FTIR(フーリエ変換赤外分光計)等によって測定する。また、図4(a)、図5(b)に示すようなイオンガン11の電流密度分布を予め得ておく。   Next, the thickness distribution of the substrate 21 is measured by, for example, FTIR (Fourier transform infrared spectrometer). Further, a current density distribution of the ion gun 11 as shown in FIGS. 4A and 5B is obtained in advance.

続いて、測定装置等で測定された基板21の厚み分布に基づき、PC15は、基板21上に仮想的に形成したメッシュの各領域で必要な被エッチング量を算出する。さらにPC15は、以下に示す数式に従って、各領域で必要な被エッチング量と、イオンビームの電流密度分布(エッチング分布)等から、エッチング処理の制御パターンを算出する。   Subsequently, based on the thickness distribution of the substrate 21 measured by a measuring device or the like, the PC 15 calculates the amount to be etched necessary for each region of the mesh virtually formed on the substrate 21. Further, the PC 15 calculates an etching process control pattern from the etching amount necessary in each region, the current density distribution (etching distribution) of the ion beam, and the like according to the following mathematical formula.

理解を容易にするため、まず一次元のモデルを用いて説明する。図6に示すように、エッチングが施される対象は、一定のピッチpで、ピッチpと同じ辺を備える正方形状の領域がN個一列に並んだ構成であると仮定する。なお、ピッチpはイオンガン11と基板21との移動ピッチに相当する。本実施の形態ではピッチpはイオンガン11の電流密度分布の標準偏差σから、p=2σと設定する。なお、ピッチpの設定は任意であって、製造する素子のサイズに設定することも可能である。   In order to facilitate understanding, a description will first be given using a one-dimensional model. As shown in FIG. 6, it is assumed that an object to be etched has a configuration in which N square regions having the same side as the pitch p are arranged in a row at a constant pitch p. The pitch p corresponds to the movement pitch between the ion gun 11 and the substrate 21. In this embodiment, the pitch p is set to p = 2σ from the standard deviation σ of the current density distribution of the ion gun 11. The pitch p can be set arbitrarily, and can be set to the size of the element to be manufactured.

エッチング装置10は、XYステージ12を制御して、図7に示すように、イオンガン11のイオンビームの中心位置を、エッチング対象の各矩形領域の停止位置に順々に停止させ、イオンビームを適当な時間照射する。それぞれの位置で停止した際にエッチングされる総量が各領域のエッチング総量となる。   The etching apparatus 10 controls the XY stage 12 so that the center position of the ion beam of the ion gun 11 is sequentially stopped at the stop position of each rectangular area to be etched as shown in FIG. Irradiate for a long time. The total amount etched when stopped at each position is the total etching amount of each region.

ここでエッチングビームの中心の停止位置をPとおく。なおビームの停止位置は、それぞれの端の領域が十分にエッチングされるよう各領域の端からいくつか多く設定される。従って、ビームの停止位置は図6に示すようにP−i,…,P−2,P−1、P,P,P…,P,…,P,PN+1…,PN+iとなる。次に、それぞれの停止位置でエッチングを施す時間をTとすると、各停止位置でのエッチング時間は、T−i,…,T−2,T−1、T,T,T…,T,…,T,TN+1…,TN+iとで示される。また、各領域のエッチング総量をE,E…,E,…,Eとする。なお、本実施の形態ではピッチ送りの際の移動距離は一定であり、各領域の停止位置で停止する時間は、各領域ごとに設定される。従って、エッチング時間Tとは、停止位置Pにおけるビームの停止時間を示す。 Here, the stop position at the center of the etching beam is set to P. Note that several beam stop positions are set from the end of each region so that each end region is sufficiently etched. Therefore, as shown in FIG. 6, the beam stop positions are P i ,..., P −2 , P −1 , P 0 , P 1 , P 2 ..., P n , ..., P N , P N + 1 . N + i . Next, when the etching time at each stop position is T, the etching time at each stop position is T −i ,..., T −2 , T −1 , T 0 , T 1 , T 2 . T n, ..., T n, T n + 1 ..., shown by the T n + i. Further, the etching amount of each region E 1, E 2 ..., E n, ..., and E N. In this embodiment, the moving distance at the time of pitch feeding is constant, and the time for stopping at the stop position of each area is set for each area. Therefore, the etching time T indicates the beam stop time at the stop position P.

また、一般にエッチング量Eは、以下に示す数式1で与えられる。なお、式1のTはイオンガン11によるエッチング時間であり、Cは、スパッタ率S、分子量M、アボガドロ数NA、密度D、電子の素電荷e等で決まる比例定数である。
(数式1)

Figure 2007214215
In general, the etching amount E is given by Equation 1 shown below. Note that T in Equation 1 is the etching time by the ion gun 11, and C is a proportional constant determined by the sputtering rate S, the molecular weight M, the Avogadro number NA, the density D, the elementary charge e of electrons, and the like.
(Formula 1)
Figure 2007214215

また、上述したようにイオンビーム11の電流密度分布は既知であり、この分布はガウス分布により下記数式2に示すように近似することが可能である。なお、数式2のAはガウス分布における曲線と基線の間の全面積であり、wは標準偏差σの2倍である。
(数式2)

Figure 2007214215
Further, as described above, the current density distribution of the ion beam 11 is known, and this distribution can be approximated by a Gaussian distribution as shown in Equation 2 below. Note that A in Equation 2 is the total area between the curve and the baseline in the Gaussian distribution, and w is twice the standard deviation σ.
(Formula 2)
Figure 2007214215

次に、図8(a)に示すようにイオンビームの中心がある停止位置Pにあるとき、イオンビームの中心に相当する領域のエッチングレートaを、a=Ibd・Cとする。このとき停止位置Pの周辺領域のエッチングレートa,a,a,…,a及びa−1,a−2,…,a−mは、数式2のxにエッチング中心からの離間する距離pmを代入することにより、下記数式3のように示すことができる。
(数式3)

Figure 2007214215
Next, as shown in FIG. 8A, when the center of the ion beam is at a certain stop position P n , the etching rate a 0 of the region corresponding to the center of the ion beam is set to a 0 = I bd · C. . The etching rate a 1 in the peripheral region at this time stopping position P n, a 2, a 3 , ..., a m and a -1, a -2, ..., a -m is from etching center x of Equation 2 By substituting the separation distance pm, the following equation 3 can be obtained.
(Formula 3)
Figure 2007214215

以上から、イオンビームが停止位置Pにあって照射時間がTである場合の各領域のエッチング量は、それぞれの停止位置ごとに下記数式4のように示すことができる。なお、イオンビームが停止位置Pに位置する際、停止位置Pのエッチングレートに対する各領域のエッチングレートの比を予め求めておき、図10(a)に示すようにテーブルとしておくと、エッチングレートaを更に容易に算出することができ、好ましい。例えば、図10(a)に示す例では、停止位置の1つ隣の領域は0.8、2つ隣の領域は0.6であるため、エッチングレートa、aはそれぞれ、a=0.8・a、a=0.6・aとaを用いて表すことができる。
(数式4)

n−2;a−2
n−1;a−1
;a
n+1;a
n+2;a
From the above, when the ion beam is at the stop position Pn and the irradiation time is Tn , the etching amount of each region can be expressed by the following Equation 4 for each stop position. Note that when the ion beam is positioned in the stop position P n, previously obtained in advance the ratio of the etch rate of each area with respect to the etching rate of the stop position P n, idea to the table as shown in FIG. 10 (a), etching The rate a can be calculated more easily and is preferable. For example, in the example shown in FIG. 10A, the area adjacent to the stop position is 0.8, and the area adjacent to the stop position is 0.6. Therefore, the etching rates a 1 and a 2 are respectively a 1 = 0.8 · a 0 , a 2 = 0.6 · a 0 and a 0 can be used.
(Formula 4)
...
P n-2 ; a −2 T n
P n-1 ; a -1 T n
P n ; a 0 T n
P n + 1 ; a 1 T n
P n + 2; a 2 T n
...

また、図8(b)に示すようにイオンビームの中心が停止位置Pn+1にあって、照射時間がTn+1である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式5に示される。
(数式5)

n−2;a−3n+1
n−1;a−2n+1
;a−1n+1
n+1;an+1
n+2;an+1
Further, as shown in FIG. 8B, when the center of the ion beam is at the stop position P n + 1 and the irradiation time is T n + 1 , the etching amount of each region is expressed by the following Equation 5.
(Formula 5)
...
P n-2 ; a -3 T n + 1
P n-1 ; a −2 T n + 1
P n ; a −1 T n + 1
P n + 1 ; a 0 T n + 1
P n + 2; a 1 T n + 1
...

更に、図8(c)に示すようにイオンビームの中心が停止位置Pn−1にあって、照射時間がTn−1である場合、それぞれの領域のエッチング量は、下記数式6に示される。
(数式6)

n−2;a−1n−1
n−1;an−1
;an−1
n+1;an−1
n+2;an−1
Further, as shown in FIG. 8C, when the center of the ion beam is at the stop position P n−1 and the irradiation time is T n−1 , the etching amount of each region is represented by the following formula 6. It is.
(Formula 6)
...
P n-2; a -1 T n-1
P n-1 ; a 0 T n-1
P n ; a 1 T n-1
P n + 1 ; a 2 T n−1
P n + 2 ; a 3 T n-1
...

以上を全ての停止位置(P−i,…,P−2,P−1、P,P,P…,P,…,P,PN+1…,PN+i)に応用することによって、基板21の各領域の全エッチング量は下記数式7に示され、更にこれを行列式で示す下記数式8で示すことができる。
(数式7)

n−2;En−2=an−m−2+…+a−1n−1+a−3n+1+…+a−mn+m−2
n−1;En−1=an−m−1+…+an−1 +a−2n+1+…+a−mn+m−1
;E=an−m +…+an−1 +a−1n+1+…+a−mn+m
n+1;En+1=an−m+1+…+an−1 +an+1 +…+a−mn+m+1
n+2;En+2=an−m+2+…+an−1 +an+1 +…+a−mn+m+2

(数式8)

Figure 2007214215
Above all stop position to (P -i, ..., P -2 , P -1, P 0, P 1, P 2 ..., P n, ..., P N, P N + 1 ..., P N + i) applied to Thus, the total etching amount of each region of the substrate 21 is represented by the following formula 7, which can be further represented by the following formula 8, which is a determinant.
(Formula 7)
...
P n−2 ; E n−2 = a mT n−m−2 +... + A −1 T n−1 + a −3 T n + 1 +... + A −m T n + m−2
P n-1; E n- 1 = a m T n-m-1 + ... + a 0 T n-1 + a -2 T n + 1 + ... + a -m T n + m-1
P n; E 0 = a m T n-m + ... + a 1 T n-1 + a -1 T n + 1 + ... + a -m T n + m
P n + 1; E n + 1 = a m T n-m + 1 + ... + a 2 T n-1 + a 0 T n + 1 + ... + a -m T n + m + 1
P n + 2 ; E n + 2 = a m T n−m + 2 +... + A 3 T n−1 + a 1 T n + 1 +... + A −m T n + m + 2
...
(Formula 8)
Figure 2007214215

ここで、上述するようにエッチングレートaはイオンガン11の中心からの距離が定まれば定数として与えられるものであるから、数式7及び数式8はエッチング時間Tの多元連立一次方程式に相当する。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、LU分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして各停止位置Pにおけるエッチング時間Tを求めることができる。   Here, as described above, since the etching rate a is given as a constant if the distance from the center of the ion gun 11 is determined, Equations 7 and 8 correspond to the multiple simultaneous linear equations of the etching time T. Therefore, a sufficient approximate solution can be obtained by a known solution method such as Gauss-Jordan elimination method, LU decomposition method, Gauss-Saudel iteration method or the like. In this way, the etching time T at each stop position P can be obtained.

次に、以上の一次元のモデルを二次元に応用する。まず、図9に示すようにエッチングを施す基板21を升目状に区切り、一辺がピッチpの複数の正方形状の領域に区分する。次に基板21の領域上および基板21の周辺領域上のイオンガン11の停止位置をPと設定し、一次元の場合と同様に1行1列の領域の停止位置をP(1,1)、1行2列をP(1,2)…n行n列をP(n,n)と設定する。エッチングの際には基板21の周辺領域を良好にエッチングできるよう、基板21より広い領域に停止位置を設けるため、例えば図9に示すように上下左右にそれぞれ行及び列が増加する。   Next, the above one-dimensional model is applied to two dimensions. First, as shown in FIG. 9, the substrate 21 to be etched is divided into a grid shape and divided into a plurality of square regions each having a pitch p. Next, the stop position of the ion gun 11 on the region of the substrate 21 and the peripheral region of the substrate 21 is set to P, and the stop position of the region of 1 row and 1 column is set to P (1, 1), as in the one-dimensional case. 1 row and 2 columns are set to P (1, 2)... N rows and n columns are set to P (n, n). In order to satisfactorily etch the peripheral region of the substrate 21 during the etching, a stop position is provided in a region wider than the substrate 21. Therefore, for example, as shown in FIG.

次に、イオンガン11が所定の停止位置にある場合のそれぞれの領域のエッチングレートを数式2及び数式3を用いて求める。一次元モデルでは、数式3のみでピッチの間隔pと停止位置からのピッチ数mを用いてビームからの距離をpmで表記することができたが、二次元モデルではこのような表記ができるのはイオンガンの停止位置の同行もしくは同列のみである。従って、停止位置に対して同列もしくは同行にない領域のエッチングレートは、数式2のxに停止位置からの距離(例えば各領域間の中心の距離)を代入することにより、エッチングレートを求める。なお、イオンガン11が所定の停止位置P(n,n)にある際、停止位置の中心におけるエッチングレートa(n,n)に対する周辺領域のエッチングレートa(m,m)の比を、予め図10(b)に示すようにテーブルとして算出しておくと、各領域のエッチングレートの算出が容易となって好ましい。例えば、図10に示す例では、イオンガン11の停止する領域の強度が1であり、停止位置に隣接する上下、左右の領域の強度が0.8、斜め上、下の各領域の強度が0.6である。これを用いると、P(n,n)に隣接するP(n−1,n)のエッチングレートは、a(n−1,n)=0.8・a(n,n)のようにa(n,n)を用いて表すことができる。   Next, the etching rate of each region when the ion gun 11 is at a predetermined stop position is obtained using Equations 2 and 3. In the one-dimensional model, the distance from the beam can be expressed in pm using only the formula 3 and the pitch interval p and the number of pitches m from the stop position. In the two-dimensional model, such a description can be performed. Is the same or the same column as the stop position of the ion gun. Therefore, the etching rate of the region that is not in the same column or the same row as the stop position is obtained by substituting the distance from the stop position (for example, the center distance between the regions) into x in Equation 2. When the ion gun 11 is at a predetermined stop position P (n, n), the ratio of the etching rate a (m, m) in the peripheral region to the etching rate a (n, n) at the center of the stop position is previously shown. It is preferable to calculate as a table as shown in 10 (b) because the etching rate of each region can be easily calculated. For example, in the example shown in FIG. 10, the intensity of the area where the ion gun 11 stops is 1, the intensity of the upper and lower areas and the left and right areas adjacent to the stop position is 0.8, and the intensity of each of the upper and lower areas is 0. .6. When this is used, the etching rate of P (n-1, n) adjacent to P (n, n) is a as shown by a (n-1, n) = 0.8 · a (n, n). It can be expressed using (n, n).

次に、それぞれの領域のエッチング時間をTとし、数式8と同様の式を立てる。一次元と二次元では項の数が増加するのみで、二次元モデルでも一次元モデルと同様に多元一次連立方程式がたつ。従って、ガウス・ジョルダンの消去法、LU分解法、ガウス・ザウデルの反復法等、既知の解法によって十分な近似解を得ることが可能である。このようにして二次元モデルでも基板21の各領域のエッチング時間を算出することができる。   Next, the etching time of each region is set as T, and the same expression as Expression 8 is established. In 1D and 2D, the number of terms only increases, and in the 2D model, there are multiple linear simultaneous equations as in the 1D model. Therefore, a sufficient approximate solution can be obtained by a known solution method such as Gauss-Jordan elimination method, LU decomposition method, Gauss-Saudel iteration method or the like. In this way, the etching time for each region of the substrate 21 can be calculated even with the two-dimensional model.

なお、上述した二次元モデルでは領域の分割の仕方、ピッチ送りの移動距離等の設定によって、多元連立一次方程式は数十〜数千の次元となるが、次数は一次であるため、PC15を構成するパーソナルコンピュータの処理能力で十分近似解を求めることが可能である。この際、エッチング源(イオンガン11)の分布としては、単純な偶関数の方が計算が容易であり、ガウス分布、三角関数で表される分布が好ましい。   In the above-described two-dimensional model, the multi-dimensional simultaneous linear equation has several tens to several thousand dimensions depending on the setting of the region division method, the pitch feed movement distance, etc., but the order is linear, so the PC 15 is configured. It is possible to obtain a sufficiently approximate solution with the processing capability of the personal computer. At this time, as the distribution of the etching source (ion gun 11), a simple even function is easier to calculate, and a distribution represented by a Gaussian distribution or a trigonometric function is preferable.

このようにして、PC15は各停止位置Pにおけるエッチング時間Tを算出する。
PC15は、このようにして求めた各停止位置Pとその位置でのエッチング時間Tとを対応付ける情報(制御パターン情報)を、制御部13に送信する。制御部13は、制御パターン情報を用いてXYステージ12及びイオンガン11を制御し、各領域に所定のエッチングを施す。
具体的には、制御部13は、i)XYステージ12を制御して、エッチング対象の基板21を所定ピッチpで移動する動作、ii)ピッチ送り完了後、XYステージ12を制御して所定の停止時間Tだけ停止し、基板21にイオンビームを照射する、という制御を繰り返す。なお、イオンビームはエッチング開始から終了まで連続的に照射される。
XYステージ12の移動パターンとしては、例えば、図に示すP(−i,−i)からP(−i,N+i)へと順番に移動し、続いてP(−i+1,N+i)からP(−i+1,−i)に移動する、というように各列を移動する動作を全ての行について行えばよい。なお、エッチングを施す方向、順序等は任意である。
In this way, the PC 15 calculates the etching time T at each stop position P.
The PC 15 transmits information (control pattern information) that associates each stop position P thus obtained with the etching time T at that position to the control unit 13. The control unit 13 controls the XY stage 12 and the ion gun 11 using the control pattern information, and performs predetermined etching on each region.
Specifically, the control unit 13 i) controls the XY stage 12 to move the substrate 21 to be etched at a predetermined pitch p, and ii) controls the XY stage 12 after the pitch feed is completed, The control of stopping for the stop time T and irradiating the substrate 21 with the ion beam is repeated. The ion beam is continuously irradiated from the start to the end of etching.
As the movement pattern of the XY stage 12, for example, P (−i, −i) shown in the figure moves in order from P (−i, N + i), and then P (−i + 1, N + i) to P (− The operation of moving each column such as moving to i + 1, -i) may be performed for all rows. In addition, the direction, order, etc. which perform etching are arbitrary.

このように、本実施の形態によれば、イオンガン11から出射されるイオンがほぼ全体を基板21に照射し、基板21上の各位置での総エッチング量(照射量の積分値)が、その位置の被エッチング量(期待値)に一致するように、イオンガン11と基板21との相対位置及び各相対位置での停止時間、換言すればイオンガン11からのイオンビームの照射時間を制御する。従って、イオンガン11から出射されるイオンビームを効率良くエッチングに利用でき、遮蔽マスクを使用する場合などと比較して、処理時間を短縮し、エネルギー効率を高めることができる。また、各位置でのビーム照射量(エッチング総量)がその位置の被エッチング量(期待値)に一致するように各位置での停止時間(つまり照射時間)Tを制御するので、希望するエッチング量の分布を得ることができる。   Thus, according to the present embodiment, ions emitted from the ion gun 11 irradiate the substrate 21 almost entirely, and the total etching amount (integrated value of the irradiation amount) at each position on the substrate 21 is The relative position between the ion gun 11 and the substrate 21 and the stop time at each relative position, in other words, the irradiation time of the ion beam from the ion gun 11 are controlled so as to match the etching amount (expected value) of the position. Therefore, the ion beam emitted from the ion gun 11 can be efficiently used for etching, and the processing time can be shortened and the energy efficiency can be increased as compared with the case where a shielding mask is used. Further, since the stop time (that is, irradiation time) T at each position is controlled so that the beam irradiation amount (total etching amount) at each position matches the etching amount (expected value) at that position, the desired etching amount Can be obtained.

本発明は上述した実施の形態に限られず様々な変形及び応用が可能である。
例えば、イオンガン11から出射されるイオンビームの電流密度(イオン密度)の分布は、図4乃至図5に示すものに限定されず、より急峻な勾配或いはより穏やかな勾配でもよく、さらには、より狭い照射範囲でもより広い照射範囲でもよい。さらに、電流密度のピーク値もより大きくても或いは小さくてもよい。ただし、エッチング性能を有することが前提となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible.
For example, the distribution of the current density (ion density) of the ion beam emitted from the ion gun 11 is not limited to that shown in FIGS. 4 to 5, and may be a steeper slope or a gentler slope. A narrow irradiation range or a wider irradiation range may be used. Furthermore, the peak value of the current density may be larger or smaller. However, it is premised on having etching performance.

また、上記実施の形態では、XYステージ12により、基板21を一定のピッチで移動し、各停止位置における停止時間を変化させイオンビームの照射時間を変化させる動作例を説明した。ただし、この制御パターンに限定されず、例えば、基板21を連続的な速度vで移動させつつ、イオンガン11を制御しイオンビームを照射する時間Tを各領域ごとに変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。この場合、例えば所定の領域内にエッチング中心がある場合、その領域の中心を停止位置と仮定し、各領域内にエッチング中心が存在する時間を、上述した実施の形態のピッチ送り間隔と考えることにより、上述した数式を用いてイオンガンによるエッチング時間を算出することができる。また、イオンガン11をエッチング開始から終了まで連続的に照射させ、エッチング対象である基板21を速度vで移動させ、この速度vを変化させることにより、全体として所望のエッチング量の分布を得るようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the operation example in which the substrate 21 is moved at a constant pitch by the XY stage 12 and the stop time at each stop position is changed to change the ion beam irradiation time has been described. However, the present invention is not limited to this control pattern. For example, the substrate 21 is moved at a continuous speed v, and the ion gun 11 is controlled and the ion beam irradiation time T is changed for each region as desired as a whole. An etching amount distribution may be obtained. In this case, for example, when there is an etching center in a predetermined area, the center of the area is assumed to be a stop position, and the time during which the etching center exists in each area is considered as the pitch feed interval of the above-described embodiment. Thus, the etching time by the ion gun can be calculated using the above-described mathematical formula. Further, the ion gun 11 is continuously irradiated from the start to the end of etching, the substrate 21 to be etched is moved at a speed v, and the speed v is changed, so that a desired etching amount distribution is obtained as a whole. May be.

また、上述した実施の形態では、XYステージ12を移動させる移動距離を一定とし、停止時間を制御しイオンガン11からイオンビームを照射する時間を制御させたが、これに限られず、XYステージ12の移動速度、もしくはピッチ送りの時間間隔を一定にし、イオンガン11による照射時間を変化させ、エッチング時間を調節することもできる。
例えば、制御部13は、i)XYステージ12を制御して、エッチング対象の基板21を所定ピッチpで移動する動作、ii)ピッチ送り完了後、一定の時間XYステージを停止し、イオンガン11を制御して、基板21にイオンビームを各停止位置に応じた時間Tだけ照射するという制御を繰り返す。
In the above-described embodiment, the moving distance for moving the XY stage 12 is constant, the stop time is controlled, and the time for irradiating the ion beam from the ion gun 11 is controlled. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to adjust the etching time by changing the irradiation time by the ion gun 11 by making the moving speed or the time interval of pitch feeding constant.
For example, the control unit 13 i) controls the XY stage 12 to move the substrate 21 to be etched at a predetermined pitch p, and ii) stops the XY stage for a certain time after the pitch feed is completed, The control is repeated such that the substrate 21 is irradiated with the ion beam for a time T corresponding to each stop position.

また、XYステージ12の移動速度もしくはピッチ送りの間隔(移動距離、停止時間)を一定とし、それぞれの領域でイオンガン11から照射されるイオンビームの電流密度を制御すること、即ち、エッチング強度を変化させる構成を採ることも可能である。
この場合も、エッチング対象の基板21の各位置に照射されるイオンビームの総量(粒子量)がエッチング予定量に一致するように、イオンガン11から出射されるイオンビームの強度を制御する。
Further, the movement speed or pitch feed interval (movement distance, stop time) of the XY stage 12 is made constant, and the current density of the ion beam irradiated from the ion gun 11 is controlled in each region, that is, the etching intensity is changed. It is also possible to adopt a configuration to make it.
Also in this case, the intensity of the ion beam emitted from the ion gun 11 is controlled so that the total amount (particle amount) of the ion beam irradiated to each position of the substrate 21 to be etched matches the planned etching amount.

なお、基板21とXYステージ12との相対位置の移動速度、イオンガン11によるエッチング時間、エッチング強度は、必ずしも2つを一定にする必要はなく、これらのうちいずれか2つを変化させても良いし、全てを変化させても良い。   Note that the moving speed of the relative position between the substrate 21 and the XY stage 12, the etching time by the ion gun 11, and the etching intensity are not necessarily constant, and any two of them may be changed. And you may change everything.

また、PC15による制御パターンの計算手法も上述の手法に限定されず、任意である。即ち、エッチング工程の開始か全体のエッチングが終了するまでの間に、エッチング対象である基板21の各位置(仮想メッシュ上の各点)に照射されるエッチング用粒子(ただし、エッチングに寄与できるレベルのエネルギーを有するもの)の総量(時間積分値)が予め求められている被エッチング量(期待値)に全体として(ほぼ)一致するように、移動速度、送り速度、照射時間、照射強度、電流密度分布などの時系列パターンを求めればよい。そして、制御部13は、この制御パターンにあわせて制御を行えばよい。   Further, the calculation method of the control pattern by the PC 15 is not limited to the above-described method, and is arbitrary. That is, the etching particles irradiated to each position (each point on the virtual mesh) of the substrate 21 to be etched between the start of the etching process and the end of the entire etching (however, a level that can contribute to the etching) The total amount (time integral value) of the energy) has a moving speed, feed speed, irradiation time, irradiation intensity, and current so that the etching amount (expected value) as a whole matches (almost) the amount to be etched (expected value). What is necessary is just to obtain | require time-sequential patterns, such as a density distribution. And the control part 13 should just perform control according to this control pattern.

また、上述した実施の形態では、基板21の厚み、基板21上に形成された薄膜の厚みをエッチング装置外に設けられた装置で測定する場合を例に挙げたが、これに限られず、エッチング装置内に測定器を設けてもよい。エッチング装置内に測定器を設けることによって、エッチング処理後、基板等の厚みを再測定し、更に処理を重ねることによって精度を高めることができる。また、エッチング処理と同時に厚みを測定することによって精度の向上を図ることができ、更に、処理時間の短縮を図ることができる。また、前記測定器をエッチング処理前の被エッチング量の算出に利用することもできる。   In the above-described embodiment, the case where the thickness of the substrate 21 and the thickness of the thin film formed on the substrate 21 are measured using an apparatus provided outside the etching apparatus is described as an example. A measuring instrument may be provided in the apparatus. By providing a measuring instrument in the etching apparatus, the thickness of the substrate or the like can be measured again after the etching process, and the process can be repeated to increase the accuracy. Further, by measuring the thickness simultaneously with the etching process, the accuracy can be improved, and the processing time can be shortened. In addition, the measuring device can be used for calculating the etching amount before the etching process.

また、上述した実施の形態では、PC15によって算出されたエッチング時間に基づき、制御部13がXYステージのステージ制御部及びイオンガン11を制御する場合を例に挙げたが、XYステージ12及びイオンガン11の制御方法はこれに限られない。例えば、シーケンサからなるステージ制御部を介さず、制御部13によってXYステージ12を制御することも可能であるし、PC15に制御部13の機能を持たせることも可能である。また、XYステージ12の移動量を制御部13もしくはPC15にフィードバックさせてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the control unit 13 controls the stage control unit of the XY stage and the ion gun 11 based on the etching time calculated by the PC 15 is described as an example. The control method is not limited to this. For example, the XY stage 12 can be controlled by the control unit 13 without using a stage control unit composed of a sequencer, or the function of the control unit 13 can be given to the PC 15. Further, the movement amount of the XY stage 12 may be fed back to the control unit 13 or the PC 15.

また、上述した実施の形態ではエッチング源としてイオンガンを例に挙げて説明したが、イオン粒子などのエッチング用粒子を生成するものであればこれに限られずプラズマ等のエッチング源、電子ビーム、反応性プラズマエッチングなどを用いることが可能である。   In the above-described embodiment, the ion gun has been described as an example of the etching source. However, the etching source is not limited to this as long as it generates etching particles such as ion particles, an etching source such as plasma, an electron beam, and reactivity. Plasma etching or the like can be used.

以上説明した実施の形態のエッチング方法によれば、エッチング対象物が、隣接する領域は不連続であって全体としてみれば連続的であるような準連続的に形状が変化しているものに対しても所望の形状を得ることが可能である。また基板の平面形状も方形の基板21を例に挙げたがこれに限られず、例えば円形、楕円形、多角形等であっても良い。更に連続的に形状が変化するものであれば、平板状に限られず曲面状であってもよい。   According to the etching method of the embodiment described above, the object to be etched changes in a quasi-continuous shape in which adjacent regions are discontinuous and continuous as a whole. However, it is possible to obtain a desired shape. Further, the planar shape of the substrate is exemplified by the rectangular substrate 21, but is not limited thereto, and may be, for example, a circle, an ellipse, or a polygon. Furthermore, as long as the shape changes continuously, it is not limited to a flat plate shape, and may be a curved surface shape.

更に上述した実施の形態では、エッチング源であるイオンガン11を固定して、基板21が設置されたXYステージ12を移動させてエッチング領域を調節する構成を例に挙げて説明したが、基板21を固定しエッチング源を移動させることも可能であるし、エッチング源及び基板21の双方を移動させ、相対位置を移動させることも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the ion gun 11 that is an etching source is fixed and the XY stage 12 on which the substrate 21 is installed is moved to adjust the etching region. The etching source can be moved while being fixed, or both the etching source and the substrate 21 can be moved to move the relative position.

また、エッチングの対象として半導体ウエハなどの基板21を例示したが、エッチングの対象は任意であり、半導体ウエハ、該ウエハ上に形成された任意の材質の膜、任意の材質の基体、その上に形成された層、等、任意である。   Moreover, although the substrate 21 such as a semiconductor wafer is illustrated as an etching target, the etching target is arbitrary, and a semiconductor wafer, a film of an arbitrary material formed on the wafer, a base of an arbitrary material, and a substrate thereon The layer formed is optional.

本発明の実施の形態に係るエッチング装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the etching apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るエッチング装置によってエッチングされる基板を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the board | substrate etched with the etching apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図3(a)〜(c)はイオンガンの引き出し孔のノズルを示す図である。3 (a) to 3 (c) are diagrams showing nozzles of extraction holes of the ion gun. (a)は、図3(a)に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。(A) is a figure which shows current density distribution at the time of using the lead-out hole shown to Fig.3 (a). 図5(b)は図3(b)に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図であり、図5(c)は、図3(c)に示す引き出し孔を用いた際の電流密度分布を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a current density distribution when the extraction hole shown in FIG. 3B is used, and FIG. 5C is a diagram when the extraction hole shown in FIG. 3C is used. It is a figure which shows current density distribution. エッチング源が一次元方向のみに移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。It is a figure which shows a board | substrate when an etching source moves only to a one-dimensional direction and etching is performed. イオンガンの各停止位置における電流密度分布を示す図である。It is a figure which shows the current density distribution in each stop position of an ion gun. (a)は停止位置Pnにおける電流密度分布を示す図である。(b)は停止位置Pn+1における電流密度分布を示す図である。(c)は停止位置Pn-1における電流密度分布を示す図である。(A) is a figure which shows the current density distribution in the stop position Pn. (B) is a diagram showing a current density distribution at the stop position Pn + 1. (C) is a figure which shows the current density distribution in the stop position Pn-1. エッチング源が二次元方向に移動しエッチングが施される場合の基板を示す図である。It is a figure which shows a board | substrate when an etching source moves to a two-dimensional direction and etching is performed. (a)はエッチング源が一次元方向にのみ移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図であり、(b)はエッチング源が二次元方向に移動する際のエッチングレートの比のテーブルを模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the table of the etching rate ratio when an etching source moves only to a one-dimensional direction, (b) is the ratio of the etching rate when an etching source moves to a two-dimensional direction. It is a figure which shows this table typically.

符号の説明Explanation of symbols

10 エッチング装置
11 イオンガン(エッチング源)
12 XYステージ
13 制御部
14 真空槽
15 PC
21 基板
10 Etching Equipment 11 Ion Gun (Etching Source)
12 XY stage 13 Control unit 14 Vacuum chamber 15 PC
21 Substrate

Claims (14)

所定のエッチング分布を有するエッチング源と、
エッチング対象物を載置するステージと、
前記エッチング源と前記ステージとの相対位置を調整する相対位置調整手段と、
前記エッチング対象物の被エッチング量の分布と、前記エッチング源のエッチング分布とに基づいて、前記エッチング対象物の各位置におけるエッチング総量が被エッチング量に対応するように、前記相対位置調整手段と前記エッチング源との少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備える、ことを特徴とするエッチング装置。
An etching source having a predetermined etching distribution;
A stage on which the object to be etched is placed;
A relative position adjusting means for adjusting a relative position between the etching source and the stage;
Based on the distribution of the etching amount of the etching object and the etching distribution of the etching source, the relative position adjusting unit and the etching device are arranged so that the total etching amount at each position of the etching object corresponds to the etching amount. Control means for controlling at least one of the etching source;
An etching apparatus comprising:
前記エッチング源は、前記エッチング対象物にエッチング用の粒子ビームを照射し、
前記制御手段は、前記エッチング源と前記相対位置調整手段とを制御して、前記エッチング対象物の各位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射時間を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。
The etching source irradiates the etching object with a particle beam for etching,
The said control means controls the said etching source and the said relative position adjustment means, and controls the irradiation time of the particle beam from the said etching source in each position of the said etching target object, It is characterized by the above-mentioned. The etching apparatus according to 1.
前記制御手段は、
前記エッチング源を制御して、前記粒子ビームを連続的に照射させ、
前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物を前記エッチング源に対してピッチ送りで移動させ、各ピッチ位置での停止時間を調節することによって、各ピッチ位置での前記粒子ビームの照射時間を制御する、ことを特徴とする請求項2に記載のエッチング装置。
The control means includes
Controlling the etching source to continuously irradiate the particle beam;
Irradiation of the particle beam at each pitch position by controlling the relative position adjusting means to move the etching object with a pitch feed relative to the etching source and adjusting a stop time at each pitch position. The etching apparatus according to claim 2, wherein the time is controlled.
前記制御手段は、
前記相対位置調整手段を制御して前記エッチング対象物を前記エッチング源に対して所定ピッチで移動させ、
前記エッチング源を制御して、各ピッチ位置での前記エッチング源からの粒子ビームの照射時間を制御する、ことを特徴とする請求項2に記載のエッチング装置。
The control means includes
Controlling the relative position adjusting means to move the object to be etched at a predetermined pitch with respect to the etching source;
The etching apparatus according to claim 2, wherein the etching source is controlled to control the irradiation time of the particle beam from the etching source at each pitch position.
前記制御手段は、前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物の移動速度を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the moving speed of the etching target by controlling the relative position adjusting unit. 前記制御手段は、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the strength of etching particles generated by the etching source. 前記制御手段は、前記エッチング対象物の各位置において、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度の積分値が、前記被エッチング量の分布に一致するように、前記相対位置調節手段を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のエッチング装置。   The control means controls the relative position adjustment means so that an integrated value of the intensity of etching particles generated by the etching source at each position of the etching target coincides with the distribution of the amount to be etched. The etching apparatus according to claim 1, wherein 前記制御手段は、前記エッチング対象物の各位置において、前記エッチング源により生成されるエッチング用粒子の強度の積分値が、前記被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング用粒子の強度を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のエッチング装置。   The control means adjusts the strength of the etching particles so that the integrated value of the strength of the etching particles generated by the etching source matches the distribution of the etching amount at each position of the etching target. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching apparatus is controlled. 前記制御手段は、前記相対位置調整手段を制御して、前記エッチング対象物のエッチング対象エリアの周囲を含む所定エリアを前記エッチング用粒子により走査する、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のエッチング装置。   9. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the relative position adjusting unit to scan a predetermined area including the periphery of the etching target area of the etching target object with the etching particles. The etching apparatus according to claim 1. 前記エッチング分布が、ガウス分布又は三角関数の単一波形で表されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching distribution is expressed by a Gaussian distribution or a single waveform of a trigonometric function. 前記エッチング源によってエッチングが施される領域の厚みを測定する厚み測定部を、更に備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のエッチング装置。   11. The etching apparatus according to claim 1, further comprising a thickness measuring unit that measures a thickness of a region to be etched by the etching source. 前記被エッチング量の分布を求める手段と、
前記被エッチング量の分布と、前記エッチング源のエッチング分布とから、前記エッチング源と前記相対位置制御手段とを制御する制御パターンを計算する演算手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のエッチング装置。
Means for obtaining a distribution of the etching amount;
An arithmetic means for calculating a control pattern for controlling the etching source and the relative position control means from the distribution of the etching amount and the etching distribution of the etching source;
The etching apparatus according to claim 1, further comprising:
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアにエッチング用粒子を生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法において、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、を制御する、ことを特徴とするエッチング方法。
Etching for etching the etching target area by generating etching particles in the etching target area of the etching target by an etching source having a known etching distribution and moving the relative position of the etching source and the etching target. In the method
The etching source and the relative position of the etching source and the etching target are controlled so that the integrated value of the intensity of the etching particles matches the distribution of the etching amount at each position of the etching target area. Etching method characterized by the above.
既知のエッチング分布を有するエッチング源によりエッチング対象物のエッチング対象エリアにエッチング用粒子を生成すると共に前記エッチング源と前記エッチング対象物との相対位置を移動させることにより、前記エッチング対象エリアをエッチングするエッチング方法を制御するために、
前記エッチング対象エリアの各位置において、前記エッチング用粒子の強度の積分値が被エッチング量の分布に一致するように、前記エッチング源と、前記エッチング源と前記エッチング対象との相対位置と、の制御、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
Etching for etching the etching target area by generating etching particles in the etching target area of the etching target by an etching source having a known etching distribution and moving the relative position of the etching source and the etching target. To control the way
Control of the etching source and the relative position of the etching source and the etching target so that the integrated value of the intensity of the etching particles matches the distribution of the etching amount at each position of the etching target area. ,
A program that causes a computer to execute.
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