JP2730269B2 - 半導体素子製造装置 - Google Patents

半導体素子製造装置

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JP2730269B2 JP2143403A JP14340390A JP2730269B2 JP 2730269 B2 JP2730269 B2 JP 2730269B2 JP 2143403 A JP2143403 A JP 2143403A JP 14340390 A JP14340390 A JP 14340390A JP 2730269 B2 JP2730269 B2 JP 2730269B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、半導体製造装置に係り、特に、半導体基
板(以下、単に基板と称する)上に電極や回路パターン
などの薄膜状パターンを形成するための技術に関する。
B.従来技術 一般に、基板上への電極または回路パターンの作成
は、第3図(a)に示したような工程を経て実施されて
いる。同図(b)には各工程で行われる基板処理の様子
を図示しているので、両図を参照しながら簡単に説明す
る。
金属膜蒸着工程 回路パターン処理を受ける基板mを高真空中に置き、
回路パターンや電極を形成する材料(アルミニウムや金
など)を直接、基板mの表面上に蒸着し、金属膜1を形
成する。
レジスト塗布および露光工程 金属膜1の表面全体に、感光性樹脂2(ホトレジスト
膜2)を塗布する。次に形成したい回路パターンや電極
の形状部分に、光3(例えば、紫外線や電子線など)を
照射し、その部分のホトレジスト膜2を感光して、エッ
チングに対するマスクを施す。
エッチング処理工程 エッチング処理としては種々の処理方法があるが、こ
こではプラズマエッチング処理を例に挙げる。これは、
低圧ガスを高周波電界中に置いてプラズマ化し、このプ
ラズマによる化学反応を利用して、ホトレジスト膜2を
マスクとして金属膜1をエッチングする。
レジスト除去 回路パターンや電極上に残されたレジスト膜2を除去
する工程で、これは、薬品によりレジスト膜2を除去し
たり、あるいはO2プラズマ中に基板mの表面をさらし、
その反応により不要なレジスト膜2を削り取る。
以上のような工程を経ることにより、所望の回路パタ
ーンや任意形状の電極を形成していた。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、一般に行われている回路パターンや電
極の形成処理において、レジスト処理は不可欠なもので
あるため、回路パターンや電極面上にレジスト残り(ゴ
ミ)が存在したり、レジスト除去の工程で、プラズマを
用いたアッシング法を用いると基板mの表面が損傷する
などいう問題が起きていた。
また、前述の処理工程を経る場合、それぞれの処理を
実施する種々の装置が必要となるため、基板mを各種の
装置間で搬送しなければならない。この搬送過程で、基
板mは真空中から大気中へと移行させられるため、大気
による汚染を受ける可能性があり、品質の低下を招くと
いう不都合が生じる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので
あって、半導体基板の品質低下を招くことなく、回路パ
ターンや電極を形成することができる半導体素子製造方
法及びその装置を提供することを目的としている。
D.課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構
成を備えている。
即ち、この発明に係る半導体素子製造装置は、半導体
基板上に電極や回路パターンなどを形成するための半導
体素子製造装置であって、半導体基板上に形成される電
極や回路パターンなどの金属素材をイオン化するイオン
源と、前記イオン源から放出されるイオンを半導体基板
に向けて加速させる手段と、前記加速されたイオンビー
ムを集束して集束イオンビームを形成する電子レンズ
と、前記加速された集束イオンビームの半導体基板上に
おける照射先を偏向調整する偏向電極と、前記偏向され
た集束イオンビームを減速して、前記半導体基板上に電
極や回路パターンなどの薄膜状パターンを形成するため
に前記偏向電極と半導体基板との間に配置され、半導体
基板と同電位に保持された減速電極とを備え、かつ、前
記減速電極は、前記加速手段との電位差を、前記集束イ
オンビームが基板に打ち込まれず、基板上に堆積される
値に保持していることを特徴としている。
E.作 用 この発明に係る半導体製造装置の作用は次のとおりで
ある。
すなわち、電極や回路パターンなどを形成するための
金属素材が、イオン源でイオン化され加速手段で加速さ
れる。そして、加速されたイオンビームが電子レンズで
集束され、集束イオンビームが形成され、偏向手段が所
望の回路パターンや電極形状に合わせて、加速された集
束イオンビームの照射先を偏向する。減速手段は、前記
加速手段との電位差を、前記集束イオンビームが基板に
打ち込まれず、基板上に堆積される値に保持している。
この減速手段によって、上記加速され、集束され、さら
に向きが調整された集束イオンビームが減速されて半導
体基板の表面上に到達し、そこに回路パターンや電極を
形成する。
このように、本発明に係る半導体素子製造装置によれ
ば、半導体基板上に電極や回路パターンなどを形成する
半導体素子製造工程において、半導体基板にレジスト処
理を施すことなく、また、半導体基板を複数個の装置間
において搬送することなく、回路パターンや電極などの
薄膜状パターンの形成が行われる。
F.実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、この発明の半導体素子製造装置の一実施例
の構成の概略を示した断面図である。
この半導体素子製造装置は、半導体基板mの上に、回
路パターンや電極を作成する際に用いられる装置であ
る。
図中、符号10は真空チャンバであり、この装置の本体
ケーシングとなっている。この真空チャンバ10内に以下
の構成部分が内装されている。
11は、イオンを発生させる液体金属イオン源であり、
回路パターンや電極の素材となる金属(例えば、アルミ
ニウムや金など)を溶融して液体化する溶融炉として形
成されている。このイオン源11の鋭利な先端部(図面の
下側の先端部)には針25が設けられており、溶融された
液体金属は、この針25の先端に供給されるように構成さ
れている。このイオン源11には、その電位差によりイオ
ンへの加速エネルギを与える加速手段としての加速電源
23が接続されている。なお、イオン源11を加熱するヒー
タは、図示を省略している。12は、イオン化された金属
イオンをイオン源11から引き出すための引き出し電極で
あり、この引き出し電極12とイオン源11との間には、引
き出し電源22が接続されている。13aはイオンビームB
を集束する第1の電子レンズ、14は所望の金属イオンの
みを選出するためのマスフィルタ、13bは第2の電子レ
ンズであり、この第1の電子レンズ13aと第2の電子レ
ンズ13bがこの発明の電子レンズに相当する。15は集束
イオンビームBの照射先を偏向する偏向電極で、これに
接続されている偏向電圧制御部26によって、集束イオン
ビームBの偏向調整が行われる。16はイオンビームBの
加速エネルギを減速させてその速度を弱める減速電極で
あり、この減速電極16と基板mが載置されるステージ17
との間には減速電源24が接続されている。この減速電源
24と減速電極16とがこの発明の減速手段に相当してい
る。
ステージ17は、X,Y方向(図面の左右方向およびこれ
に直交する方向)に移動可能なX−Yステージ20の上に
載置されており、X−Yステージ20を駆動する駆動モー
タ21が真空チャンバ10外に設けられている。この駆動モ
ータ21の駆動を制御して、ステージ17の移動を行うのが
ステージ移動制御部27である。真空チャンバ10の下部
(図面の下方)には、連通管18が設けられており、この
連通管18の端部には真空ポンプ19がつながれている。
次に、上述した装置の動作について説明する。
まず、イオン源11の中に、回路パターンや電極の素材
となる金属(アルミニウムや金など)を入れて、イオン
源11を加熱すると、金属素材は溶融されて液体化し、針
25の先端部に供給される。イオン源11の温度を融点に保
ったまま、引き出し電源22によって、イオン源11と引き
出し電源12との間、すなわち、液体金属で覆われた針25
の先端部に、約7〜8[kV]の電位差を与える。液体金
属の表面に加わる電界が、液体金属の蒸発電界強度まで
に達すると金属イオンの放出が始まる。イオン源11から
引き出された金属イオンは、加速電源23から与えられる
30〜50[kV]の電位差により基板mに向かって加速し、
第1の電子レンズ13aによって集束され、集束イオンビ
ームBとなり、この段階でマスフィルタ14によるイオン
の選出が行われる。
一般に、単一の金属のみを溶融するよりも、合金を溶
融する方が融点を下げることができる場合があるため、
合金をイオン源11内に入れて合金による金属イオンを生
成することがある。この場合に、所望の金属イオンのみ
を正規の通路に通し、それ以外の金属イオンをその通路
外に逃がすという操作が必要になるが、マスフィルタ14
によって、この操作は実行される。このマスフィルタ14
は一種の偏向電極のようなもので、必要とする以外の金
属イオンをビーム通路外に偏向させ、所要の金属イオン
のみをビーム通路に通す。
マスフィルタ14を通過した集束イオンビームBは、第
2の電子レンズ13bによって、再び集束され、偏向電圧
制御部26で制御される偏向電極15によって、所望の回路
パターンあるいは電極形状となるように、その向きが調
整される。
向きが調整された集束イオンビームBは、減速電極16
を通過するときに、所定のエネルギにまで減速されて、
基板mの表面上に到達する。このときの集束イオンビー
ムBのエネルギは、加速電源23と減速電源24との出力電
圧差に等しいものとなる。すなわち、集束イオンビーム
Bは、減速電極16に近づくまでは加速電源23で与えられ
る加速エネルギをもっているが、減速電極16とステージ
17の電位を減速電源24によって上げると、基板mに入射
する集束イオンビームBはその分だけ減速される。この
ため、減速電源24の出力調整により、原理的には0〜加
速電源23の出力電圧値までの間で連続的に集束イオンビ
ームBのエネルギを変化させることができる。したがっ
て、集束イオンビームBが基板m内に打ち込まれないよ
うに、減速電源24の出力値を調整することによって、集
束イオンビームBは基板m上に堆積され、回路パターン
や電極が形成される。具体的には、(加速電源23の出力
電圧値)−(減速電源24の出力電圧値)=100〜200
〔V〕となるように調整することで可能になる。
先の説明では、所望の回路パターンを集束イオンビー
ムBで描くときに、偏向電極15による照射先の調整が行
われるとしたが、回路パターンの描画範囲が広い範囲に
までおよぶ場合、偏向電極15の偏向限界(偏向度を大き
くすると、集束イオンビームBのビーム径が大きくな
り、微細な回路パターンが形成できなくなるので、偏向
範囲には限界がある)により、すべての回路パターンを
描き切れないことがある。このような場合には、ステー
ジ移動制御部27から制御信号を駆動モータ21に与えて、
X−Yステージ20を移動させることにより、ステージ17
ごと基板mを移動させ、偏向電極15の偏向範囲内に基板
mを位置させることが行われる。
例えば、基板mとして、第2図に示すようなウエハW
を用い、ウエハW上の形成された区画D内に回路パター
ンを形成する場合では、各区画Dごとの移動は、X−Y
ステージ20で行い、区画D内における回路パターンの描
画は、偏向電極15で行うようにする。
G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る半導
体素子製造装置によれば、半導体基板上に回路パターン
や電極などを形成する半導体素子製造工程において、半
導体基板を一度装置内にセットすれば、形成処理が完了
するまで、半導体基板を装置外に取り出す必要がなく、
また、従来の形成処理のようにレジスト処理工程を含む
種々の工程を経ることなく、回路パターンや電極などを
形成することができるので、半導体基板に対して損傷や
汚染を与えずに、しかも効率よく、高品質な半導体素子
の製造を行うことができる。
しかも、本発明に係る装置によれば、最終的に集束イ
オンビームを減速する構成であるので、イオン源から取
り出されたイオンを加速する段階で充分に加速させるこ
とができ、このように充分に加速されたイオンビームを
次段階で集束させることで、極めて細い(集束)イオン
ビームを得ることができ、この極めて細い(集束)イオ
ンビームが半導体基板に打ち込まれず、基板上に堆積さ
れるまで減速することではじめて半導体基板の上に微細
な回路パターンや電極などを形成することができるとと
もに、減速電極は別途偏向電極と半導体基板との間に設
けられ、半導体基板と同電位に保持されているので、半
導体基板の形状にかかわらず、集束イオンビームにより
均一に金属素材を堆積させることができ、実用性の高い
半導体素子の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第2図は、この発明の一実施例に係り、第
1図は半導体素子製造装置の概略構成を示した断面図、
第2図はウエハ上における回路パターンの形成を説明す
る斜視図である。 また、第3図は従来の回路パターンや電極形成処理を説
明する図である。 11……イオン源、13a……第1電子レンズ 13b……第2電子レンズ、15……偏向電極 16……減速電極、23……加速電源 24……減速電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 雅弘 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭56−169771(JP,A) 特開 昭61−168915(JP,A) 特開 平2−18852(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に電極や回路パターンなどを
    形成するための半導体素子製造装置であって、半導体基
    板上に形成される電極や回路パターンなどの金属素材を
    イオン化するイオン源と、前記イオン源から放出される
    イオンを半導体基板に向けて加速させる手段と、前記加
    速されたイオンビームを集束して集束イオンビームを形
    成する電子レンズと、前記加速された集束イオンビーム
    の半導体基板上における照射先を偏向調整する偏向電極
    と、前記偏向された集束イオンビームを減速して、前記
    半導体基板上に電極や回路パターンなどの薄膜状パター
    ンを形成するために前記偏向電極と半導体基板との間に
    配置され、半導体基板と同電位に保持された減速電極と
    を備え、かつ、前記減速電極は、前記加速手段との電位
    差を、前記集束イオンビームが基板に打ち込まれず、基
    板上に堆積される値に保持していることを特徴とする半
    導体素子製造装置。
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