JP2538804B2 - 電子ビ―ム源 - Google Patents
電子ビ―ム源Info
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、再結晶化による半導体ウエハの表面処理、
半導体ウエハのエッチング、成膜に利用できる電子ビー
ム源に関する。
半導体ウエハのエッチング、成膜に利用できる電子ビー
ム源に関する。
（従来の技術） 第２図にこの従来の電子ビーム源を示す。第２図にお
いて、５はプラズマ領域、２は加速陰極、６は電子ビー
ム加速領域、４は加速陽極そして７はイオン生成領域を
示す。この従来の電子ビーム源を半導体ウエハのエッチ
ングに利用するときの動作を説明する。アルゴンガスを
導入口11aから供給し、排気口12a、12bから排出して、
プラズマ領域５にほぼ10-1トール程度のアルゴン雰囲気
をつくり、そして電子ビーム加速領域６にほぼ10-4トー
ル程度のアルゴン雰囲気をつくる。又、導入口11bから
塩素ガスを供給し、排気口12cから排出して、イオン生
成領域７にほゞ10-3トール程度の塩素雰囲気をつくる。
いて、５はプラズマ領域、２は加速陰極、６は電子ビー
ム加速領域、４は加速陽極そして７はイオン生成領域を
示す。この従来の電子ビーム源を半導体ウエハのエッチ
ングに利用するときの動作を説明する。アルゴンガスを
導入口11aから供給し、排気口12a、12bから排出して、
プラズマ領域５にほぼ10-1トール程度のアルゴン雰囲気
をつくり、そして電子ビーム加速領域６にほぼ10-4トー
ル程度のアルゴン雰囲気をつくる。又、導入口11bから
塩素ガスを供給し、排気口12cから排出して、イオン生
成領域７にほゞ10-3トール程度の塩素雰囲気をつくる。
放電用電源８によってプラズマ領域５内につくった電
界によりカソードからの電子をアルゴン雰囲気内で加速
して、プラズマを生成する。加速用電源９は加速電極４
に向う電位勾配を電子ビーム加速領域６に確立し、プラ
ズマ領域から加速陰極２の孔を通して拡散してくる電子
を加速する。この加速電子による塩素原子の電離断面積
を最大とするエネルギーを電子に与えるよう加速用電源
の電位は100V程度とする。この加速電子は加速陽極４の
孔を通ってイオン生成領域７に入り、塩素プラズマを生
成する。電子ビームコレクタ13を加速陽極４に対して負
電位としてコレクタ13に配置した半導体ウエハ（図示せ
ず）をエッチングする。
界によりカソードからの電子をアルゴン雰囲気内で加速
して、プラズマを生成する。加速用電源９は加速電極４
に向う電位勾配を電子ビーム加速領域６に確立し、プラ
ズマ領域から加速陰極２の孔を通して拡散してくる電子
を加速する。この加速電子による塩素原子の電離断面積
を最大とするエネルギーを電子に与えるよう加速用電源
の電位は100V程度とする。この加速電子は加速陽極４の
孔を通ってイオン生成領域７に入り、塩素プラズマを生
成する。電子ビームコレクタ13を加速陽極４に対して負
電位としてコレクタ13に配置した半導体ウエハ（図示せ
ず）をエッチングする。
この従来装置の特徴は、低エネルギーで大電流を供給
することができる。すなわち電子ビーム加速領域の加速
電圧が低いにもかゝわらず、加速陽極を通る電流は10A
程度の大きな電流とすることができる。イオン生成領域
７のプラズマからのイオンが加速陽極４の孔を通って電
子ビーム加速領域６内に浸出してくると、このイオンは
電子とは逆方向に加速されて加速陽極の孔付近に到達し
て、この孔付近の電子による空間電荷を中和して、プラ
ズマ領域５からの電子の浸出の空間電荷による抑制を排
除するからである。
することができる。すなわち電子ビーム加速領域の加速
電圧が低いにもかゝわらず、加速陽極を通る電流は10A
程度の大きな電流とすることができる。イオン生成領域
７のプラズマからのイオンが加速陽極４の孔を通って電
子ビーム加速領域６内に浸出してくると、このイオンは
電子とは逆方向に加速されて加速陽極の孔付近に到達し
て、この孔付近の電子による空間電荷を中和して、プラ
ズマ領域５からの電子の浸出の空間電荷による抑制を排
除するからである。
（発明が解決しようとする問題点） この従来の電子ビーム源はスパッタリングによる加速
領域とイオン生成領域内の汚染と半導体ウエハの金属汚
染、更に加速陰極の著しい損耗という問題があった。
領域とイオン生成領域内の汚染と半導体ウエハの金属汚
染、更に加速陰極の著しい損耗という問題があった。
（問題を解決するための手段） 本発明の目的は、低エネルギー大電流電子ビーム源に
おける加速領域とイオン生成領域内の汚染と半導体ウエ
ハの金属汚染とを回避し、更に加速陰極の損耗を回避す
ることにある。
おける加速領域とイオン生成領域内の汚染と半導体ウエ
ハの金属汚染とを回避し、更に加速陰極の損耗を回避す
ることにある。
下流の塩素プラズマから電子ビーム加速領域６に侵出
した陽イオンが加速陰極２に向けて加速され、（この加
速陰極付近の空間電荷を中和すると同時に）加速陰極２
を叩いてスパッタリングを生じさせ、これが最終的には
コレクタ電極13上の半導体ウエハを汚損し、加速電極を
消耗させる結果となることを発明者は見出した。本発明
はこのことに基礎を置くものである。
した陽イオンが加速陰極２に向けて加速され、（この加
速陰極付近の空間電荷を中和すると同時に）加速陰極２
を叩いてスパッタリングを生じさせ、これが最終的には
コレクタ電極13上の半導体ウエハを汚損し、加速電極を
消耗させる結果となることを発明者は見出した。本発明
はこのことに基礎を置くものである。
当初、電子ビーム加速領域６に侵出した陽イオンはア
ルゴン雰囲気内を拡散し、加速されてもアルゴン粒子と
衝突して運動のエネルギを喪失し、これを繰り返しなが
ら最終的に加速陰極に到達し（多少の）スパッタリング
はあるかも知れないと考えていたが、事実は電子ビーム
加速領域６内のアルゴン雰囲気とその下流の塩素プラズ
マとは同電位にあって、電子ビーム加速領域６において
加速陰極２と加速陽極４とにかかる加速電圧100Vは加速
陰極２の直前の100μｍ程度のさや空間にかかっていた
のである。換言すれば、下流の塩素プラズマは電気的に
は電子ビーム加速領域６のほぼ全域にまで広がって、僅
かに加速陰極２の直前に100μｍ程度のさや空間を残し
ているだけだったのである。このさや空間に全加速電圧
100Vがかかるので、イオンは拡散する間もなく、まして
他の分子と衝突することなく極めて大きい電界の下で加
速され、加速陰極２をボンバードする結果となる。この
ことが半導体汚染の最大原因ともなり、また加速陰極自
体を著しく損傷させる原因ともなっている。本発明はこ
の加速陰極を著しく消耗させ大量のスパッタリングを生
じさせる原因を、加速陰極を絶縁物で覆うことにより該
陰極のスパッタリングを防止することによって解消した
のである。
ルゴン雰囲気内を拡散し、加速されてもアルゴン粒子と
衝突して運動のエネルギを喪失し、これを繰り返しなが
ら最終的に加速陰極に到達し（多少の）スパッタリング
はあるかも知れないと考えていたが、事実は電子ビーム
加速領域６内のアルゴン雰囲気とその下流の塩素プラズ
マとは同電位にあって、電子ビーム加速領域６において
加速陰極２と加速陽極４とにかかる加速電圧100Vは加速
陰極２の直前の100μｍ程度のさや空間にかかっていた
のである。換言すれば、下流の塩素プラズマは電気的に
は電子ビーム加速領域６のほぼ全域にまで広がって、僅
かに加速陰極２の直前に100μｍ程度のさや空間を残し
ているだけだったのである。このさや空間に全加速電圧
100Vがかかるので、イオンは拡散する間もなく、まして
他の分子と衝突することなく極めて大きい電界の下で加
速され、加速陰極２をボンバードする結果となる。この
ことが半導体汚染の最大原因ともなり、また加速陰極自
体を著しく損傷させる原因ともなっている。本発明はこ
の加速陰極を著しく消耗させ大量のスパッタリングを生
じさせる原因を、加速陰極を絶縁物で覆うことにより該
陰極のスパッタリングを防止することによって解消した
のである。
（作 用） 加速領域内で加速されたイオンは加速陰極２の全面に
到達し、加速陰極２の孔付近では電子による空間電荷を
消滅させ、その他の区域では絶縁物表面をイオンは叩く
ことになるが、イオンは絶縁物をスパッタする程のエネ
ルギーは持たない。
到達し、加速陰極２の孔付近では電子による空間電荷を
消滅させ、その他の区域では絶縁物表面をイオンは叩く
ことになるが、イオンは絶縁物をスパッタする程のエネ
ルギーは持たない。
（実施例） 本発明の低エネルギー大電流電子ビーム源の実施例を
第１図に示す。第１図で第２図と同じ部分は同じ参照数
字で示し、その説明は省略する。
第１図に示す。第１図で第２図と同じ部分は同じ参照数
字で示し、その説明は省略する。
第１図に示すように、加速陰極２の加速陰極４に対向
する面を絶縁物３で覆っている。絶縁物３はこの実施例
ではガラス板であるが、セラミックス等でもよい。プラ
ズマ領域５のプラズマ、電子ビーム加速領域の電子ビー
ムそしてイオン生成領域７のプラズマを径方向に拘束す
るため軸方向に磁界をかけることがある。半導体ウエハ
表面層の再結晶化処理に本発明の電子ビーム源を使用す
るときは、プラズマ領域５と加速領域６とにそれそれ10
-1トールと10-4トール程度のアルゴンガス雰囲気をつく
る。イオン生成領域７に10-3トール程度のアルゴンガス
雰囲気をつくる。コレクタ電極13に半導体ウエハ（図示
せず）をのせ、電子ビームを照射して高温加熱して、ウ
エハの表面層を溶かして再結晶化を促す。
する面を絶縁物３で覆っている。絶縁物３はこの実施例
ではガラス板であるが、セラミックス等でもよい。プラ
ズマ領域５のプラズマ、電子ビーム加速領域の電子ビー
ムそしてイオン生成領域７のプラズマを径方向に拘束す
るため軸方向に磁界をかけることがある。半導体ウエハ
表面層の再結晶化処理に本発明の電子ビーム源を使用す
るときは、プラズマ領域５と加速領域６とにそれそれ10
-1トールと10-4トール程度のアルゴンガス雰囲気をつく
る。イオン生成領域７に10-3トール程度のアルゴンガス
雰囲気をつくる。コレクタ電極13に半導体ウエハ（図示
せず）をのせ、電子ビームを照射して高温加熱して、ウ
エハの表面層を溶かして再結晶化を促す。
半導体ウエハのエッチングに本発明の電子ビーム源を
使用するときは、プラズマ領域と加速領域とに再結晶化
処理の場合と同じアルゴン雰囲気をつくる。イオン生成
領域７に10-3トール程度の塩素雰囲気をつくる。この塩
素雰囲気に電子を打ち込んでプラズマを発生させ、その
プラズマのイオンをコレクタ13上の半導体ウエハに照射
してエッチングする。スパッタリングによる汚染がない
ので、64メガDRAM程度の大きな集積度を持つ半導体ウエ
ハのエッチングを実現する。
使用するときは、プラズマ領域と加速領域とに再結晶化
処理の場合と同じアルゴン雰囲気をつくる。イオン生成
領域７に10-3トール程度の塩素雰囲気をつくる。この塩
素雰囲気に電子を打ち込んでプラズマを発生させ、その
プラズマのイオンをコレクタ13上の半導体ウエハに照射
してエッチングする。スパッタリングによる汚染がない
ので、64メガDRAM程度の大きな集積度を持つ半導体ウエ
ハのエッチングを実現する。
（効 果） 以上から明らかなように、本発明によってスパッタリ
ングによるプラズマ領域の汚染と半導体ウエハの金属汚
染を回避できる。更に、加速陰極のスパッタリングによ
る損耗をなくすことができる。
ングによるプラズマ領域の汚染と半導体ウエハの金属汚
染を回避できる。更に、加速陰極のスパッタリングによ
る損耗をなくすことができる。
第１図は本発明の実施例の縦断面図である。 第２図は従来の電子ビーム源の縦断面図である。 図中:2は加速陰極、３は絶縁物、４は加速陽極、５はプ
ラズマ領域、６は電子ビーム加速領域、７はイオン生成
領域そして13は電子ビームコレクタ。
ラズマ領域、６は電子ビーム加速領域、７はイオン生成
領域そして13は電子ビームコレクタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−138634（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−210743（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−155251（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ領域、加速陰極、電子ビーム加速
領域、加速陽極及びイオン生成領域がこの順で設けられ
ている電子ビーム源において、加速陰極の加速陽極に対
向する面を絶縁物で覆うことを特徴とする電子ビーム
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2166253A JP2538804B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 電子ビ―ム源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2166253A JP2538804B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 電子ビ―ム源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0458445A JPH0458445A (ja) | 1992-02-25 |
| JP2538804B2 true JP2538804B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=15827957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2166253A Expired - Lifetime JP2538804B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 電子ビ―ム源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2538804B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4578798B2 (ja) * | 2003-11-17 | 2010-11-10 | 俊夫 後藤 | 金属イオンの供給装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63138634A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | Rikagaku Kenkyusho | 電子ビ−ム励起イオン照射装置 |
| JPH01155251U (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-25 | ||
| JP2889930B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1999-05-10 | 東京エレクトロン株式会社 | イオン源 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2166253A patent/JP2538804B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0458445A (ja) | 1992-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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