JP2714087B2

JP2714087B2 - パターン加工装置

Info

Publication number: JP2714087B2
Application number: JP33283988A
Authority: JP
Inventors: 有二菱田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH02174048A

Description

【発明の詳細な説明】（１）産業上の利用分野本発明は、イオンを用いたパターン加工装置に関し、
特に分布を持ったイオンによってパターン加工を行うも
のである。

（ロ）従来の技術従来、半導体装置の製造において、液体金属イオン源
を用いた集束イオンビーム装置によって得られた集束イ
オンビームを用いて、リソグラフィ，イオン注入，エッ
チング，膜形成等のパターン加工が行われてきた（例え
ば「極微構造エレクトロニクス」オーム社発行、難波進
編著、第360頁乃至第365頁参照）。

この集束イオンビームは被加工物に対して点状に照射
されるので、パターン加工を行う際には、偏向電極等に
よりイオンビームを走査してパターンを描画する必要が
あった。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかし従来のイオンビームによるパターン加工は、集
束イオンビームを走査しつつパターンを描画し、加工を
行うために、そのプロセスに多くの時間が掛かってしま
う。このため、スループットの向上が十分に図られてい
なかった。

通常イオンは、真空中において、自由な振舞をするの
で、特定の分布状態（パターン）を維持したままで被加
工物に照射することはできず、集束イオンビームにして
被加工物に照射されるだけであった。

本発明は斯様な点に鑑みて為されたもので、イオンビ
ームの走査をしない、イオンを用いたパターン加工装置
を提供し、スループットの向上を可能にするものであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、イオンを発生するイオン発生手段と、該イ
オン発生手段から発生されたイオンを所定のパターンに
分布させる分布手段と、該分布手段により分布を持った
イオンを被加工物に進ませる方向付与手段と、前記分布
手段によりイオンが持った分布状態を被加工物に到達す
るまで維持させるための磁場を発生する磁場発生手段と
を備えてなるパターン加工装置である。

（ホ）作用分布手段にて分布を持ったイオンは、磁場発生手段に
て発生された磁場によりその分布状態が保たれたまま、
方向付与手段の働きにより被加工物へと到達される。そ
して分布を持ったイオンの到達あるいは衝突により、イ
オンビームの走査をせずに、被加工物のパターン加工が
される。

（ヘ）実施例第１図は本発明一実施例の概略構成図である。（１）
はイオンによる加工を行う反応容器で、この反応容器
（１）内にはイオンを発生するイオン源（イオン発生手
段）（２）、被加工物である基板（３）を保持する基板
載置台（４）、及びイオン源（２）で発生されたイオン
に所定のパターンの分布を持たせるための分布手段とし
てのマスク（５）が設けられている。このマスク（５）
には所定のパターンに透孔が穿たれている。

そして、イオン源（２）には、イオン源（２）で発生
されたイオンを基板（３）に進ませるために、方向付与
手段としての電源（６）から正のバイアスが掛けられ、
基板載置台（４）は接地されている。これにより、イオ
ン源（２）から発生されたイオンは、基板（３）に向か
って進行することになる。

（７）は磁場発生手段としてのコイルで、イオン源
（２）から基板載置台（４）までのイオンが移動する行
程全域にわたって均一な磁場を発生供給する。

さて、磁束密度Ｂの磁場中を速度υで運動するイオン
に働くローレンツ力Ｆは、Ｆ＝ｅ・υ×Ｂ（ｅはイオンの電荷）で表される。

即ち、イオンの速度υの磁場に垂直な成分υ₁及びイ
オンの電荷ｅに比例した大きさのローレンツ力Ｆが、磁
場（磁束密度Ｂ）の方向に垂直で且つイオンの速度の磁
場に垂直な成分υ₁の方向に垂直な方向に作用する。こ
のため、イオンの運動経路は第２図に示すように、磁場
（磁束密度Ｂ）に沿った螺旋状の経路を辿る。

また、この時の螺旋運動の半径ｒは、ｒ＝ｍ・υ×B/e・β² （ｍはイオンの質量）で表される。つまり、磁束密度Ｂを十分高くすることに
より、半径ｒを無視できるくらいに小さくすることがで
きる。即ち、イオンの運動を、磁場と平行な方向のみの
運動とすることが可能になる。

従って、イオンが分布を持つ場合には、磁場（磁束密
度Ｂ）に対して垂直方向の分布を保った状態で、イオン
を磁場と平行な方向に移動させることができる。

今、第１図において、イオン源（２）をタングステン
イオン源とし、シリコン基板（３）上にタングステンを
堆積する場合について説明する。

イオン源（１）のイオン発生口に所定のパターンに穿
孔したマスク（５）を、基板載置台（４）上にはシリコ
ン基板（３）を設置しておく。

イオン源（２）からタングステンイオンを発生させる
と、マスク（５）により発生したイオンは分布を持つ。
イオン源に（２）には電源（６）により正のバイアスが
掛けられ、基板（３）は基板載置台（４）が接地されて
いるので、イオン源（２）から発生されたイオンは基板
（３）に向かう速度成分をもち、基板に向かって進行す
る。

イオン源（２）から基板載置台（４）までのイオンが
移動する行程全域にわたって均一な磁場（磁束密度）が
コイル（７）によって発生供給されており、前述の通
り、分布をもったイオンは均一な磁場の方向に沿って、
マスク（５）にて形成された分布状態を保ったまま、基
板（３）に到達される。そして、シリコン基板（３）上
に所定のパターン（マスク（５）により形成された分
布）にタングステンが堆積される。

この時、イオンの螺旋運動が無視できる程度の磁束密
度Ｂは、例えば、タングステンの分子のランダムな方向
の運動のエネルギーを1eVとすると、Ｂ＝20Tで、最大半
径ｒ＝100μｍ（これ以上に大きくならない半径）とな
り、ほとんどイオンの螺旋運動を無視することができ
る。更に、タングステンよりもイオンの大きさの小さい
シリコンイオンでは、タングステンの場合よりもｒは小
さいもの（約1/3）となる。

また、第３図に示すように、コイル（７）で発生され
る磁場中において、反応容器（１）の内、外に限らず、
基板（３）付近の磁束密度を高く、あるいは低く変化さ
せる補助磁場発生手段としてのソレノイドコイル（８）
を備えることで、コイル（７）によりイオンが持った分
布状態を、マスク（５）によって形成された所定のパタ
ーンに保ったまま縮小あるいは拡大することが可能にな
る。

本実施例では、シリコン基板上にタングステンを所定
のパターンに堆積させるものであったが、金属膜の堆積
に限らず、リソグラフィにおけるパターン露光、イオン
注入、パターンのエッチング等、イオンを用いた色々な
加工に適応される。

（ト）発明の効果本発明は以上の説明から明らかな如く、マスクによっ
て分布を持ったイオンが、コイルによって発生された磁
場によりその分布状態を保ったまま、基板に到達され
る。このため、イオンビームを走査することなしに、イ
オンを用いたパターンの加工が可能になり、スループッ
トの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明１実施例の概略構成図、第２図はイオン
の振る舞いを説明するための図、第３図は本発明の他の
実施例に係る図である。（１）……反応容器、（２）……イオン源（イオン発生
手段）、（３）……基板（被加工物）、（４）……基板
載置台、（５）……マスク（分布手段）、（６）……電
源（方向付与手段）、（７）……コイル（磁場発生手
段）、（８）……ソレノイドコイル（補助磁場発生手
段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンを発生するイオン発生手段と、該イ
オン発生手段から発生されたイオンを所定のパターンに
分布させる分布手段と、該分布手段により分布を持った
イオンを被加工物に進ませる方向付与手段と、前記分布
手段によりイオンが持った分布状態を被加工物に到達す
るまで維持させるための磁場を発生する磁場発生手段と
を備えてなる事を特徴とするパターン加工装置。
【請求項２】前記分布手段によりイオンが持った分布状
態を、所定のパターンを保ったまま縮小あるいは拡大す
るための補助の磁場を発生する補助磁場発生手段を備え
てなることを特徴とする請求項１記載のパターン加工装
置。