JP2788436B2 - Ion beam etching equipment - Google Patents

Ion beam etching equipment

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JP2788436B2
JP2788436B2 JP8004925A JP492596A JP2788436B2 JP 2788436 B2 JP2788436 B2 JP 2788436B2 JP 8004925 A JP8004925 A JP 8004925A JP 492596 A JP492596 A JP 492596A JP 2788436 B2 JP2788436 B2 JP 2788436B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビーム照射
によりエッチングを行うイオンビームエッチング装置に
係わり、特にイオン照射によるチャージアップの低減を
はかったイオンビームエッチング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion beam etching apparatus for performing etching by ion beam irradiation, and more particularly to an ion beam etching apparatus for reducing charge-up due to ion irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造技術において、各種の
パターンを形成するためにイオンビームエッチング装置
が用いられている。この装置では、ガスをイオン源に導
入して適当な手段によりプラズマを発生させ、プラズマ
中からイオンを引き出し、このイオンを被処理物に照射
してエッチングを行う。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing technique, an ion beam etching apparatus is used to form various patterns. In this apparatus, a gas is introduced into an ion source to generate plasma by an appropriate means, ions are extracted from the plasma, and the object is irradiated with the ions to perform etching.

【0003】ところで、被処理物が絶縁体或いは絶縁体
が表面に形成された基板等である場合、イオンビームの
正電荷が絶縁体上に蓄積され、いわゆるチャージアップ
により正に帯電する。例えば、反応性イオンビームエッ
チング(RIBE)による導電性基板のエッチングで、
エッチングマスクに絶縁物を用いた場合、マスクに正電
荷が蓄積されてチャージアップが生じる。そして、マス
クのチャージアップにより、導電性基板との間で異常放
電が生じたり、或いはマスクが正に帯電しているため、
イオンビームがマスク部で曲げられエッチングの深さが
パターン幅に依存する、いわゆるマイロロローディング
効果が生じたり、エッチング側壁の垂直性などのエッチ
ングプロファイルの劣化が生じる。従って、イオンビー
ムエッチング装置においては、被処理物のチャージアッ
プを抑制することが重要な課題となる。
When an object to be processed is an insulator or a substrate on which an insulator is formed, positive charges of an ion beam are accumulated on the insulator, and are positively charged by so-called charge-up. For example, by etching a conductive substrate by reactive ion beam etching (RIBE),
When an insulator is used for the etching mask, positive charges are accumulated in the mask and charge-up occurs. And, due to the charge-up of the mask, an abnormal discharge occurs between the conductive substrate and the mask or the mask is positively charged.
The ion beam is bent at the mask portion, so that a so-called mylo-loading effect occurs, in which the etching depth depends on the pattern width, and the etching profile such as verticality of the etching side wall is deteriorated. Therefore, in the ion beam etching apparatus, it is important to suppress charge-up of an object to be processed.

【0004】従来より、チャージアップを抑制するため
に広く用いられている手法には、イオン源と処理室の間
にタングステンフィラメントを設置し、フィラメントを
高温に加熱することにより熱電子を発生させ、イオンの
電荷を中和しようとする方法がある。また、他の例とし
て、イオン源以外に電子線を発生するためにホローカソ
ード型プラズマ源のような小型のプラズマ源を取り付
け、Arガスなどの不活性ガスを導入しプラズマを発生
させ、それより電子を引き出し、イオンの正の電荷を中
和することが行われている。
Conventionally, a widely used technique for suppressing charge-up is to install a tungsten filament between an ion source and a processing chamber and generate a thermoelectron by heating the filament to a high temperature. There are methods that attempt to neutralize the ionic charge. As another example, a small plasma source such as a hollow cathode type plasma source is attached to generate an electron beam other than an ion source, and an inert gas such as an Ar gas is introduced to generate a plasma. It has been practiced to extract electrons and neutralize the positive charge of ions.

【0005】しかしながら、この種の方法にあっては、
次のような問題があった。即ち、タングステンフィラメ
ントをイオン源と被処理物との間に設置した場合には、
フィラメントもイオン源から引き出されたイオンに晒さ
れることになり、イオンスパッタリングにより被処理物
の金属汚染の原因となる。また、フィラメントは非常に
高温であり、フィラメントからの脱ガスも被処理物の表
面汚損の原因となる。さらに、プロセスガスとして酸
素,塩素,弗素系等の反応性ガスを用いた場合には、ガ
スがタングステンフィラメントと反応してしまうため、
フィラメントの劣化が激しくなり、実質上反応性ガスは
使えない等の問題がある。
However, in this type of method,
There were the following problems. That is, when the tungsten filament is installed between the ion source and the object,
The filament is also exposed to the ions extracted from the ion source, and causes metal contamination of the workpiece by ion sputtering. Further, the temperature of the filament is extremely high, and degassing from the filament also causes surface contamination of the object to be treated. Furthermore, when a reactive gas such as oxygen, chlorine, or fluorine is used as the process gas, the gas reacts with the tungsten filament.
There is a problem that the filament is greatly deteriorated and a reactive gas cannot be used substantially.

【0006】また、ホローカソード型プラズマ源を用い
た場合には、プラズマ発生用のガスを流す必要があり、
処理室の圧力が上昇してしまう。このため、エッチング
プロファイル制御のためのプロセス条件に制約が生じ
る。また、反応性ガスを用いた場合には、やはりホロー
カソード部が腐食され劣化してしまう等の問題がある。
また、小型でも取り付けのスペースが必要であり、プロ
セスチャンバの体積を大きくする必要があり、装置コス
トも高価になるなどの問題がある。
When a hollow cathode type plasma source is used, it is necessary to flow a gas for plasma generation.
The pressure in the processing chamber increases. For this reason, process conditions for controlling the etching profile are restricted. In addition, when a reactive gas is used, there is also a problem that the hollow cathode portion is corroded and deteriorated.
Further, there is a problem that a space for mounting is required even in a small size, the volume of the process chamber needs to be increased, and the cost of the apparatus increases.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のイ
オンビームエッチング装置においては、被処理物が絶縁
体又は表面に絶縁体マスク等が形成された基板である場
合、イオンビームの照射によりチャージアップが生じ
る。このチャージアップを抑制するために、タングステ
ンフィラメントをイオン源と被処理物との間に設置した
場合には、被処理物の金属汚染や表面汚損を招き、さら
に実質上反応性ガスは使えない等の問題がある。また、
ホローカソード型プラズマ源を用いた場合には、プロセ
ス条件に制約が生じる、ホローカソード部の劣化の点か
ら反応性ガスを使用しにくい、プロセスチャンバの体積
を大きくする必要があり、装置コストが高価になる、等
の問題があった。
As described above, in the conventional ion beam etching apparatus, when the object to be processed is an insulator or a substrate having an insulator mask or the like formed on its surface, it is charged by ion beam irradiation. Up occurs. If a tungsten filament is installed between the ion source and the object to be treated in order to suppress this charge-up, metal contamination and surface contamination of the object to be treated are caused, and further, a reactive gas cannot be used substantially. There is a problem. Also,
When a hollow cathode type plasma source is used, the process conditions are restricted, it is difficult to use a reactive gas due to the deterioration of the hollow cathode portion, and it is necessary to increase the volume of the process chamber, and the equipment cost is high. And so on.

【0008】つまり、チャージアップを抑制するために
タングステンフィラメントやホローカソード型プラズマ
源等の新たな電子線源を設けると、この電子線源が被処
理物への汚染や圧力上昇などのプロセス条件への重大な
制約を与えることになる。
In other words, when a new electron beam source such as a tungsten filament or a hollow cathode type plasma source is provided in order to suppress the charge-up, the electron beam source may be subjected to process conditions such as contamination of an object to be processed and an increase in pressure. Would be a serious constraint.

【0009】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、電子線源となる機構を
新たに付加することなく、被処理物のチャージアップを
抑制することができ、イオンビーム処理における制御
性,生産性を高めることのできるイオンビームエッチン
グ装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to suppress charge-up of an object to be processed without newly adding a mechanism serving as an electron beam source. It is an object of the present invention to provide an ion beam etching apparatus capable of improving the controllability and productivity in ion beam processing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(構成) 上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を
採用している。即ち本発明は、イオンビームの照射によ
り被処理物をエッチングするイオンビームエッチング装
置において、エッチングに供される被処理物が収容され
る処理室と、この処理室に隣接配置されてガスの導入に
よりプラズマを発生するプラズマ源と、このプラズマ源
から荷電粒子を引き出して前記被処理物に照射する引き
出し電極と、この引き出し電極に異なる大きさの直流電
圧を一定周期でパルス状に印加し、イオンビームと電子
ビームを交互に引き出す手段とを具備してなることを特
徴とし、これに加えて、前記被処理物は絶縁体又は表面
に絶縁体が形成された基板であり、前記イオンビームの
照射により被処理物に蓄積される電荷が前記電子ビーム
の照射により中和するように、イオンビーム照射時間T
ion を、 Tion ≦(Ve /Iion )(k/d) に設定し、かつ電子ビームの照射時間Te を、 Te ≦(Iion ・Tion /Ie )(k/d) に設定したことを特徴とする。但し、Ve は絶縁体の絶
縁破壊が生じる電圧、Iion はイオンの電流密度、kは
絶縁体の誘電率、dは絶縁体の厚さ、Ie は電子の電流
密度である。
(Configuration) In order to solve the above problem, the present invention employs the following configuration. That is, the present invention provides an ion beam etching apparatus for etching an object to be processed by irradiation with an ion beam. A plasma source for generating plasma, an extraction electrode for extracting charged particles from the plasma source and irradiating the object to be processed, and applying a direct current voltage of a different magnitude to the extraction electrode in a pulsed manner at a constant period, thereby forming an ion beam. And means for alternately extracting an electron beam.In addition to this, the object to be processed is an insulator or a substrate on which an insulator is formed on the surface, and the object is irradiated with the ion beam. The ion beam irradiation time T is set so that the electric charge accumulated in the object to be processed is neutralized by the electron beam irradiation.
ion is set to Tion ≦ (Ve / Iion) (k / d), and the electron beam irradiation time Te is set to Te ≦ (Iion · Tion / Ie) (k / d). . Here, Ve is the voltage at which insulation breakdown occurs, Iion is the ion current density, k is the dielectric constant of the insulator, d is the thickness of the insulator, and Ie is the current density of the electrons.

【0011】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 被処理物は、サファイア基板上にGaNを形成した
ものであること。 (2) プラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴を利用した
ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマ装置
であること。(3) 引き出し電極は処理室のチャンバと絶縁され接地さ
れており、プラズマ源のチャンバと接地端との間に荷電
粒子の引き出し電圧が印加されること。 (作用) 本発明においては、高密度プラズマを発生させる手段は
特に限定されず、電子サイクロトロン共鳴を利用したE
CRプラズマ源、誘導結合型RFプラズマ源、或いは容
量結合型RFプラズマ源など、いずれのプラズマ発生方
法を用いてもよい。この種のプラズマ源にはイオン引き
出し用の電極が取り付けられており、通常はプラズマ源
チャンバ或いは引き出し電極に引き出し電圧を印加する
ことにより、高密度プラズマ中よりイオンを引き出すよ
うになっている。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The object to be processed was GaN formed on a sapphire substrate
Things. (2) The plasma source must be an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma device using electron cyclotron resonance. (3) The extraction electrode is insulated from the chamber of the processing chamber and grounded, and a voltage for extracting charged particles is applied between the chamber of the plasma source and the ground terminal. (Operation) In the present invention, means for generating high-density plasma is not particularly limited, and E is generated by using electron cyclotron resonance.
Any plasma generation method such as a CR plasma source, an inductively coupled RF plasma source, or a capacitively coupled RF plasma source may be used. An electrode for extracting ions is attached to this type of plasma source. Usually, ions are extracted from high-density plasma by applying an extraction voltage to a plasma source chamber or an extraction electrode.

【0012】ここで、引き出し電圧として、イオン引き
出し電圧とは逆極性の電圧を印加するか、或いは引き出
し電圧としてプラズマポテンシャル以下の低い電圧を印
加することにより、プラズマ源から電子を引き出すこと
も可能である。即ち、通常イオンビーム発生源として使
用される装置は、印加する引き出し電圧の大きさ或いは
極性を適切に設定することにより電子ビーム発生源とし
て使用することもできる。さらに、イオンビーム引き出
し電圧と電子ビーム引き出し電圧とを交互にパルス的に
印加すれば、イオンビーム及び電子ビームをパルス状に
交互に引き出すことも可能である。
Here, it is also possible to extract electrons from the plasma source by applying a voltage having a polarity opposite to that of the ion extraction voltage as the extraction voltage or applying a voltage lower than the plasma potential as the extraction voltage. is there. That is, an apparatus normally used as an ion beam source can be used as an electron beam source by appropriately setting the magnitude or polarity of the applied extraction voltage. Furthermore, if the ion beam extraction voltage and the electron beam extraction voltage are alternately applied in a pulsed manner, the ion beam and the electron beam can be alternately extracted in a pulsed manner.

【0013】イオンビームによるエッチング処理では、
マスク等の絶縁物表面に正電荷が蓄積され、いわゆるチ
ャージアップが生じる。そこで、電子ビームを照射すれ
ば、正電荷は中和されチャージアップを抑制することが
できる。従来方法と本発明の本質的違いは、従来方法で
はイオンビーム照射と電子ビームの照射を同時に行うの
に対し、本発明ではイオンビーム及び電子ビームをパル
ス状に交互に被処理物に照射することである。
In the etching process using an ion beam,
Positive charges are accumulated on the surface of an insulator such as a mask, and so-called charge-up occurs. Therefore, when the electron beam is irradiated, the positive charges are neutralized and the charge-up can be suppressed. The essential difference between the conventional method and the present invention is that the conventional method simultaneously irradiates the ion beam and the electron beam, while the present invention irradiates the workpiece with the ion beam and the electron beam alternately in a pulsed manner. It is.

【0014】本発明のようにイオンビームと電子ビーム
を交互に照射した場合、イオンビーム照射時には、絶縁
物表面に正電荷が蓄積され、接地電位部との間に電位差
が発生しチャージアップが生じる。チャージアップが進
展し、さらに電位差が大きくなると、最後には絶縁破壊
が生じる。この絶縁破壊が生じる前に電子ビームを照射
し正電荷を中和すれば、絶縁破壊は抑制できる。さらに
は、正電荷の蓄積による電位差が、イオンビームのエネ
ルギーに比べ無視できるほど小さいうちに、電子ビーム
をパルス状に照射して正電荷を中和すれば、絶縁物のチ
ャージアップが無視でき、イオンビームの直進性の劣化
も抑制できる。
When the ion beam and the electron beam are alternately irradiated as in the present invention, at the time of the ion beam irradiation, positive charges are accumulated on the surface of the insulator, and a potential difference is generated between the insulator and the ground potential, thereby causing charge-up. . If charge-up progresses and the potential difference further increases, dielectric breakdown will eventually occur. If the electron beam is irradiated to neutralize the positive charge before the dielectric breakdown occurs, the dielectric breakdown can be suppressed. Furthermore, if the potential difference due to the accumulation of positive charges is negligible compared to the energy of the ion beam, if the electron beam is pulsed to neutralize the positive charges, the charge-up of the insulator can be ignored, Deterioration of the straightness of the ion beam can be suppressed.

【0015】また本発明では、イオンビーム処理中に被
処理物表面の電荷或いは電位をモニタする手段を設け、
これを引き出し電圧を発生するための駆動電源部等にフ
ィードバックすることにより、イオンビーム処理中にイ
オンビーム及び電子ビームのパルス幅,周期,振幅等の
条件を、イオンビーム処理効率の良い最適値に設定する
ことができ、処理精度,生産性を更に向上させることが
できる。
In the present invention, means for monitoring the electric charge or potential on the surface of the workpiece during the ion beam processing is provided.
By feeding this back to the drive power supply for generating the extraction voltage, the conditions such as the pulse width, period, and amplitude of the ion beam and the electron beam during the ion beam processing can be optimized to the optimum value for the ion beam processing efficiency. The processing accuracy and productivity can be further improved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係わるドライエッチング装置を示す概略構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0017】この装置は、いわゆるRIBE(Reactive
Ion Beam Etching )と呼ばれる装置で、プラズマ生成
室11とエッチング室12から構成される。プラズマ生
成室11はECR(Electron Cyclotron Resonance)プ
ラズマ生成室であり、図示し内マイクロ波発生器が導波
管13を通じて連結されている。また、プラズマ生成室
11の周囲にはマグネットコイル14が設置されてい
る。そして、プラズマ生成室11にガスを導入し、マイ
クロ波と電子のサイクロトロン運動との共振現象を利用
することにより、プラズマを生成するものとなってい
る。
This apparatus is a so-called RIBE (Reactive)
It is an apparatus called Ion Beam Etching, which comprises a plasma generation chamber 11 and an etching chamber 12. The plasma generation chamber 11 is an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma generation chamber, and an illustrated microwave generator is connected through a waveguide 13. A magnet coil 14 is provided around the plasma generation chamber 11. Then, a gas is introduced into the plasma generation chamber 11 and plasma is generated by utilizing a resonance phenomenon of microwaves and cyclotron motion of electrons.

【0018】エッチング室12内には、被処理物18を
載置するテーブル19が配置されている。プラズマ生成
室11とエッチング室12との境界にはメッシュ電極1
5が取り付けてある。通常のエッチング装置ではプラズ
マ生成室11のチャンバ或いはメッシュ電極15に引き
出し電圧が印加され、プラズマ生成室11よりイオンを
引き出すことができる。本実施形態で用いた装置では、
20kHzで両極性出力が可能なアンプ電源16がプラ
ズマ生成室11のチャンバに接続されており、このアン
プ電源16をファンクションジェネレータ17により駆
動する。これにより、印加電圧の大きさや極性を制御す
ることによりイオン及び電子を任意の周期,パルス幅,
波形で引き出し、被処理物18へ照射することが可能と
なっている。
In the etching chamber 12, a table 19 on which a workpiece 18 is placed is arranged. The mesh electrode 1 is located at the boundary between the plasma generation chamber 11 and the etching chamber 12.
5 is attached. In a normal etching apparatus, an extraction voltage is applied to the chamber of the plasma generation chamber 11 or the mesh electrode 15, and ions can be extracted from the plasma generation chamber 11. In the device used in this embodiment,
An amplifier power supply 16 capable of bipolar output at 20 kHz is connected to the chamber of the plasma generation chamber 11, and the amplifier power supply 16 is driven by a function generator 17. Thus, by controlling the magnitude and polarity of the applied voltage, ions and electrons can be made to have any period, pulse width,
It is possible to irradiate the workpiece 18 with a waveform.

【0019】本実施形態では、引き出し電圧をプラズマ
生成室11のチャンバに印加しているが、これはメッシ
ュ電極15に印加しても良く、本質的に得られる効果は
同じである。つまり、イオンや電子の引き出し電極とし
て作用するメッシュ電極15とプラズマ生成室11のチ
ャンバとの間に、所定の引き出し電圧が印加されるよう
にすればよい。また、本実施形態ではプラズマを発生す
る手段としてECRプラズマを用いたが、これに限らず
プラズマ中からイオン及び電子を引き出すことが可能で
あれば、誘導結合型や容量結合型プラズマ源或いは Kau
fman型イオン源などのいずれの装置にも適用可能であ
る。
In the present embodiment, the extraction voltage is applied to the chamber of the plasma generation chamber 11, but this may be applied to the mesh electrode 15, and the effect obtained is essentially the same. That is, a predetermined extraction voltage may be applied between the mesh electrode 15 acting as an extraction electrode for ions and electrons and the chamber of the plasma generation chamber 11. In this embodiment, ECR plasma is used as a means for generating plasma. However, the present invention is not limited to this. If it is possible to extract ions and electrons from the plasma, an inductively-coupled or capacitively-coupled plasma source or Kau plasma
The present invention is applicable to any device such as an fman type ion source.

【0020】次に、本実施形態の装置を用いて面発光レ
ーザアレーの作成を試みた例について説明する。本実施
形態で用いた被処理物は、n型GaAs基板21上に分
子線エピタキシャル(MBE)法によりn型GaAs/
AlAsブラッグ反射膜22,GaAsスペーサ層2
3,InGaAs活性層24,GaAsスペーサ層2
5,p型GaAs/AlAsブラッグ反射膜26を順に
成長した面発光レーザのウェハである(図2(a))。
全膜厚は約6μmである。このような基板上に熱CVD
によりSiO2 膜を500nm堆積し、通常のフォトリ
ソグラフィ法と反応性イオンエッチング(RIE)によ
り直径5〜10μm、パターン間隔5μmで円形状Si
2 膜27を作成した(図2(b))。そして、SiO
2 膜27をマスクに面発光レーザアレイのエッチングを
試みた(図2(c))。
Next, an example of an attempt to create a surface emitting laser array using the apparatus of this embodiment will be described. An object to be processed used in the present embodiment is formed on an n-type GaAs substrate 21 by molecular beam epitaxy (MBE).
AlAs Bragg reflection film 22, GaAs spacer layer 2
3, InGaAs active layer 24, GaAs spacer layer 2
5, a surface emitting laser wafer on which p-type GaAs / AlAs Bragg reflective films 26 are sequentially grown (FIG. 2A).
The total film thickness is about 6 μm. Thermal CVD on such a substrate
A 500 nm SiO 2 film is deposited by a conventional method, and a circular Si having a diameter of 5 to 10 μm and a pattern interval of 5 μm is formed by ordinary photolithography and reactive ion etching (RIE).
An O 2 film 27 was formed (FIG. 2B). And SiO
An attempt was made to etch the surface emitting laser array using the two films 27 as a mask (FIG. 2C).

【0021】試料交換室で上記の基板(被処理物)をホ
ルダーへ取り付けた後、ホルダーをエッチング室12へ
移動させ、エッチング室12の圧力が6.7×10-4
aとなるまで真空に排気する。その後、基板ホルダーに
埋め込まれているヒータにより基板温度を170℃まで
昇温すると共に、エッチング室12の圧力が6.7×1
-4Pa以下に達するまで保持する。プラズマ生成室1
1に塩素ガスを導入し、塩素ガス圧5.3×10-2Pa
で圧力が安定するのを待って、プラズマを発生させた。
このとき、プラズマ生成室11とエッチング室12の間
に設置されたシャッタは閉じられており、基板への荷電
粒子の照射はない。プラズマ生成時のマイクロ波パワー
は200Wとした。
After the above-mentioned substrate (workpiece) is attached to the holder in the sample exchange chamber, the holder is moved to the etching chamber 12, and the pressure in the etching chamber 12 is increased to 6.7 × 10 -4 P
Evacuate until a. Thereafter, the temperature of the substrate is raised to 170 ° C. by a heater embedded in the substrate holder, and the pressure of the etching chamber 12 is increased to 6.7 × 1.
It is kept until it reaches 0 -4 Pa or less. Plasma generation chamber 1
Chlorine gas is introduced into 1 and chlorine gas pressure is 5.3 × 10 -2 Pa
Then, the plasma was generated after the pressure was stabilized.
At this time, the shutter provided between the plasma generation chamber 11 and the etching chamber 12 is closed, and the substrate is not irradiated with charged particles. The microwave power during plasma generation was 200 W.

【0022】本実施形態におけるプラズマ生成室チャン
バへの印加電圧のシーケンスを図3(a)に示すと共
に、印加電圧によるイオン電流密度及び電子電流密度の
変化を図3(b)に示した。イオン引き出し電圧は40
0V、電子引き出し電圧は−5Vで周期的なパルス状に
印加した。以下、このシーケンスに従って説明する。
FIG. 3 (a) shows the sequence of the voltage applied to the plasma generation chamber in this embodiment, and FIG. 3 (b) shows the change in the ion current density and the electron current density depending on the applied voltage. Ion extraction voltage is 40
0 V and an electron extraction voltage of -5 V were applied in a periodic pulse shape. Hereinafter, description will be made according to this sequence.

【0023】イオン照射時のイオン電流密度は0.5m
A/cm2 で、電子照射時の電子電流密度は1mA/c
2 であった。シャッタを開くと同時にイオンが基板に
照射されエッチングが開始される。しかし、マスクとし
て形成したSiO2 膜は絶縁体であるため、イオン照射
によりSiO2 マスク表面に正電荷が蓄積され、いわゆ
るチャージアップが生じる。これにより、SiO2 マス
クを挟んでマスク表面とマスク裏面(マスクと基板との
界面側)との間に電位差が生じる。即ち、マスクの表面
電位が上昇し、結果として基板表面に電位分布が生じて
しまう。
The ion current density during ion irradiation is 0.5 m
A / cm 2 , the electron current density during electron irradiation is 1 mA / c
m 2 . Upon opening the shutter, the substrate is irradiated with ions and etching is started. However, since the SiO 2 film formed as a mask is an insulator, positive charges are accumulated on the surface of the SiO 2 mask by ion irradiation, so-called charge-up occurs. As a result, a potential difference is generated between the mask front surface and the mask back surface (the interface side between the mask and the substrate) with the SiO 2 mask interposed therebetween. That is, the surface potential of the mask increases, resulting in a potential distribution on the substrate surface.

【0024】イオンビーム照射時の表面電位ΔV(t)
は次式で与えられる。 ΔV(t)=Q(t)/C0 =Iion ・Tion /(k/d) … (1) ここで、Q(t)は絶縁物の単位表面積に蓄積された電
荷量、C0 は絶縁膜単位面積当たりの容量、Iion はイ
オン電流密度、Tion はイオンビーム照射時間、kは絶
縁膜の誘電率、dは絶縁膜の厚さである。この表面電位
の時間変化を図3(c)に示した。イオンビーム照射時
間と共に表面電位が大きくなり、被処理物表面での電位
分布も大きくなる。
Surface potential ΔV (t) during ion beam irradiation
Is given by the following equation. ΔV (t) = Q (t) / C 0 = Iion · Tion / (k / d) (1) where Q (t) is the amount of electric charge accumulated in the unit surface area of the insulator, and C 0 is the insulation. The capacity per unit area of the film, Iion is the ion current density, Tion is the ion beam irradiation time, k is the dielectric constant of the insulating film, and d is the thickness of the insulating film. FIG. 3C shows the time change of the surface potential. The surface potential increases with the ion beam irradiation time, and the potential distribution on the surface of the workpiece increases.

【0025】表面電位がイオンの引き出し電圧と略同程
度になると、被処理物表面近傍でのイオンのエネルギー
は略0となってしまい、被処理物のイオンスパッタリン
グが効率的に行われなくなる。また、被処理物表面の電
位分布により照射イオンの散乱が顕著となり、エッチン
グの効率が低下する。従って、少なくともこの表面電位
がイオン引き出し電圧より小さいうちに電子を照射する
ようにシーケンスを設定する。イオン引き出し電圧をV
acc とすると、表面電位がイオン引き出し電圧を越えな
いためには、イオンビーム照射時間Tion を、 Tion ≦(Vacc /Iion )(k/d) … (2) にする必要がある。
When the surface potential is substantially the same as the ion extraction voltage, the energy of ions near the surface of the object to be processed becomes substantially zero, and ion sputtering of the object to be processed cannot be performed efficiently. Further, scattering of irradiation ions becomes remarkable due to the potential distribution on the surface of the object to be processed, and the etching efficiency is reduced. Therefore, the sequence is set so that electrons are irradiated at least while the surface potential is lower than the ion extraction voltage. Ion extraction voltage is V
Assuming acc, the ion beam irradiation time Tion needs to be such that Tion ≦ (Vacc / Iion) (k / d) (2) so that the surface potential does not exceed the ion extraction voltage.

【0026】本実施形態の条件では、Vacc =400
V、Iion =0.5mA/cm2 、k=3.54×10
-11 CV-1-1、d=0.5μmであり、(1) 式よりイ
オンビーム照射時間を少なくとも5.7ms以下とすれ
ばよい。本実施形態ではイオン照射時間を5msとし
た。また、図3(c)に示すように表面電位が丁度0V
となるように、電子照射時間を2.5msとした。これ
により、チャージアップを低減することが可能であっ
た。
Under the conditions of this embodiment, Vacc = 400
V, Iion = 0.5 mA / cm 2 , k = 3.54 × 10
−11 CV −1 m −1 , d = 0.5 μm, and the ion beam irradiation time should be at least 5.7 ms or less according to the equation (1). In this embodiment, the ion irradiation time is set to 5 ms. In addition, as shown in FIG.
The electron irradiation time was set to 2.5 ms so that Thereby, charge-up can be reduced.

【0027】また、望ましくは表面電位がSiO2 マス
クの絶縁破壊が生じる電圧以下のうちに電子照射をすれ
ば、マスクの絶縁破壊による異常放電を完全に抑制する
ことができる。マスク材料の絶縁破壊が生じる電圧をV
eとすれば、イオンビーム照射時間Tion を、 Tion ≦(Ve /Iion )(k/d) … (3) とすることにより、異常放電を完全に抑制することがで
きる。なお、電子照射時間Te は、 Te ≦(Iion ・Tion /Ie )(k/d)… (4) で与えられる。これを実現するための周波数fは、 f≧1/(Tion +Te ) … (5) とする必要がある。
If the electron irradiation is performed while the surface potential is desirably equal to or lower than the voltage at which dielectric breakdown of the SiO 2 mask occurs, abnormal discharge due to dielectric breakdown of the mask can be completely suppressed. The voltage at which dielectric breakdown of the mask material occurs is V
Assuming e, the abnormal discharge can be completely suppressed by setting the ion beam irradiation time Tion to Tion ≦ (Ve / Iion) (k / d) (3). The electron irradiation time Te is given by Te ≦ (Iion · Tion / Ie) (k / d) (4) The frequency f for realizing this must be f ≧ 1 / (Tion + Te) (5).

【0028】絶縁破壊の生じる電圧は、マスクに用いる
誘電体の材質により異なる。本実施形態ではSiO2
スクを用いており、耐圧は約40V/μmである。本実
施形態の上記の条件では、イオンビーム照射時間Tion
を0.28ms、電子照射時間を0.14ms、周波数
2.4kHzとすることにより、異常放電を完全に抑制
することができ、チャージアップによる影響を低減でき
た。
The voltage at which dielectric breakdown occurs depends on the dielectric material used for the mask. In this embodiment, a SiO 2 mask is used, and the breakdown voltage is about 40 V / μm. Under the above conditions of the present embodiment, the ion beam irradiation time Tion
Is set to 0.28 ms, the electron irradiation time is set to 0.14 ms, and the frequency is set to 2.4 kHz, abnormal discharge can be completely suppressed, and the influence of charge-up can be reduced.

【0029】図4(a)に本実施形態により得られたエ
ッチングプロファイルの該略図を示す。図中の41はS
iO2 マスク、42は被エッチング物である。マスクの
チャージアップによるイオンビームの散乱の影響は認め
られず、良好なエッチングプロファイル及び面内均一性
が得られた。エッチングに引続き、表面再結合速度低減
のために側壁へのAlGaAsの再成長をMOCVD法
による選択成長により行い、その後に電極作成プロセス
を行うことにより、良好な面発光レーザアレーを作成す
ることができた。
FIG. 4A is a schematic view of an etching profile obtained according to the present embodiment. 41 in the figure is S
The iO 2 mask 42 is an object to be etched. The influence of the scattering of the ion beam due to the charge-up of the mask was not recognized, and a good etching profile and in-plane uniformity were obtained. After etching, regrowth of AlGaAs on the side wall was performed by selective growth by MOCVD to reduce the surface recombination rate, and then an electrode forming process was performed, whereby a good surface emitting laser array could be formed. .

【0030】一方、電子線照射を行わず、イオンビーム
のみを照射した場合のエッチングプロファイルを図4
(b)に示した。この場合、SiO2 マスクのチャージ
アップのため、被処理物の表面電位にマスク形成部と被
マスク形成部との間で電位分布が形成され、イオンビー
ムの散乱が生じる。その影響は、特に広いSiO2 マス
クが形成されたマスク端近傍で顕著に現れ、イオンビー
ムの直進性が失われ、基板に対し斜めにイオンが入射す
るため、エッチング形状が斜めになったり、エッチング
深さにパターン幅依存性(マイクロローディング効果)
が生じるなど、エッチングプロファイルの劣化が生じ
る。さらに、チャージアップが進行した場合には、異常
放電が生じエッチングモホロジーの著しい劣化が生じ
る。以上のようにエッチングにおいてチャージアップの
影響が生じる場合には、面内均一性の良好な面発光レー
ザアレイの作成は望めない。
On the other hand, FIG. 4 shows an etching profile when only an ion beam is irradiated without performing electron beam irradiation.
(B). In this case, due to the charge-up of the SiO 2 mask, a potential distribution is formed between the mask forming portion and the mask forming portion at the surface potential of the object to be processed, and scattering of the ion beam occurs. The effect is particularly prominent near the end of the mask where a wide SiO 2 mask is formed. The straightness of the ion beam is lost, and ions are obliquely incident on the substrate. Dependence of pattern width on depth (microloading effect)
And the etching profile is degraded. Furthermore, when the charge-up proceeds, abnormal discharge occurs and the etching morphology is significantly deteriorated. As described above, when the effect of charge-up occurs in etching, it is not possible to produce a surface emitting laser array having good in-plane uniformity.

【0031】上記では面発光レーザアレイ作成を例とし
て本発明の有効性について説明したが、本発明は他のL
ED,光増幅器,光変調器などの他のデバイスの作成プ
ロセスにも適用できることはいうまでもない。
Although the effectiveness of the present invention has been described above by taking a surface emitting laser array as an example, the present invention is not limited to this embodiment.
It goes without saying that the present invention can be applied to a process of manufacturing other devices such as an ED, an optical amplifier, and an optical modulator.

【0032】上記実施形態においてエッチング方法は反
応性イオンビームエッチング(RIBE)を用いたが、
本発明によるドライエッチング法はこれに限らず、ケミ
カルアシステッドイオンビームエッチング(CAIB
E)などの他のドライエッチングにも適用できる。 (第2の実施形態)図5は、本発明の第2の実施形態に
係わるドライエッチング装置を示す概略構成図である。
なお、図1と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。
In the above embodiment, the etching method is reactive ion beam etching (RIBE).
The dry etching method according to the present invention is not limited to this, but can be performed by chemical assisted ion beam etching (CAIB).
It can be applied to other dry etching such as E). (Second Embodiment) FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0033】基本的な構成は第1の実施形態と同様であ
るが、本実施形態はこれに加えて、被処理物の表面電位
を測定する手段を設け、その測定値を引き出し電圧にに
フィードバックするようにしている。図中の51は表面
電位測定器、52は表面電位測定器電源である。
Although the basic configuration is the same as that of the first embodiment, this embodiment additionally has a means for measuring the surface potential of the object to be processed, and the measured value is fed back to the extraction voltage. I am trying to do it. In the figure, reference numeral 51 denotes a surface potential measurement device, and 52 denotes a surface potential measurement device power supply.

【0034】この装置によりエッチングを行った場合に
ついて説明する。第1の実施形態で用いた被処理物のよ
うに、導電性のエピタキシャル基板の上に絶縁体のマス
クを形成した基板のエッチングでは、被マスク形成部の
エッチングのみではなく、絶縁体マスクもエッチングさ
れてしまうため、マスクそのものが薄くなる。また、エ
ピタキシャル基板が組成の異なる多層構造となっている
場合には、エッチングが進行するに伴い、被処理物の表
面の状態が刻々と変化していることになる。
A case where etching is performed by this apparatus will be described. In the etching of a substrate in which an insulator mask is formed on a conductive epitaxial substrate, such as an object to be processed used in the first embodiment, not only the etching of the mask formation portion but also the insulator mask is etched. Therefore, the mask itself becomes thin. In the case where the epitaxial substrate has a multilayer structure having different compositions, the state of the surface of the object to be processed changes every moment as the etching proceeds.

【0035】一般的に、イオンビーム処理装置において
は、このような被処理物の表面状態の変化の影響を大き
く受けるため、イオン電流密度や電子電流密度等が時間
的に変動する可能性がある。従って、第1の実施形態の
如く、引き出し電圧のシーケンスにおいてイオン照射時
間と電子照射時間を初期設定しただけでは不十分な場合
もあり、より正確な制御を行うには表面電位或いは電荷
を測定し、その測定結果に基づいてイオン照射時間と電
子照射時間を変化させる必要がある。
Generally, in an ion beam processing apparatus, since the change in the surface state of the object to be processed is greatly affected, the ion current density, the electron current density, and the like may fluctuate with time. . Therefore, as in the first embodiment, it may not be sufficient to simply set the ion irradiation time and the electron irradiation time in the sequence of the extraction voltage in some cases. In order to perform more accurate control, the surface potential or the charge must be measured. It is necessary to change the ion irradiation time and the electron irradiation time based on the measurement result.

【0036】本実施形態では、基板ホルダー上に表面電
位測定器51を埋め込み、その測定結果と、予め測定し
ておいたイオンビーム照射から電子ビームへ切り換える
表面電位と、電子ビーム照射からイオンビーム照射へ切
り換える表面電位の初期値とを比較し、引き出し電圧制
御装置へフィードバックをかけた。その結果、図6に示
すように、チャージアップの抑制がより完全なものとな
った。
In this embodiment, the surface potential measuring device 51 is embedded on the substrate holder, the measurement result, the surface potential for switching from ion beam irradiation to the electron beam, which has been measured in advance, and the measurement from the electron beam irradiation to the ion beam irradiation. Was compared with the initial value of the surface potential, and feedback was applied to the extraction voltage control device. As a result, as shown in FIG. 6, the suppression of charge-up became more complete.

【0037】本実施形態の変形例として、被処理物の表
面電位を測定する代わりに、ホルダー上或いはホルダー
近傍でイオン電流密度及び電子電流密度を測定し、電流
の時間積分を行い、イオン電流の積分値と電子電流の積
分値とが等しくなるように、引き出し電圧制御装置にフ
ィードバックをかけることもできる。
As a modification of the present embodiment, instead of measuring the surface potential of the object to be processed, the ion current density and the electron current density are measured on or near the holder, and the time integration of the current is performed. Feedback may be applied to the extraction voltage control device so that the integral value is equal to the integral value of the electron current.

【0038】また、本発明ではイオンビームをパルス状
に照射するため、従来のイオンビームを連続的に照射す
るイオンビームエッチング装置で問題となる被処理物の
温度上昇を低減することができる。RIBEによりIn
Pのエッチングを行った際の、イオンと電子を連続的に
照射した場合と本発明のようにイオンと電子を交互にパ
ルス状に照射した場合の基板表面の温度変化を、図7に
示した。このときのエッチング温度は180℃に設定
し、エッチングガスとしてはCl2 ガスを用い、イオン
加速電圧400Vでマイクロ波パワー200Wとした。
Further, in the present invention, since the ion beam is irradiated in a pulsed manner, a rise in the temperature of the object to be processed, which is a problem in the conventional ion beam etching apparatus that continuously irradiates the ion beam, can be reduced. In by RIBE
FIG. 7 shows the temperature change on the substrate surface when the ions and electrons were continuously irradiated when the P was etched and when the ions and electrons were alternately irradiated in a pulsed manner as in the present invention. . At this time, the etching temperature was set to 180 ° C., Cl 2 gas was used as the etching gas, and the ion acceleration voltage was 400 V and the microwave power was 200 W.

【0039】従来例として、ホローカソード型ニュート
ライザを用いて電子をイオンビームと同時に連続的に照
射した。この場合、エッチング開始と共に基板温度は急
激に上昇し、10分後には220℃に達した。これに対
し、本発明のようにイオンビームと電子を交互にパルス
状に照射した場合には、エッチング開始直後から10℃
程度の温度上昇が観察されたが、その後は定常状態に達
し温度は変化しなかった。
As a conventional example, electrons were continuously irradiated simultaneously with an ion beam using a hollow cathode type nut riser. In this case, the substrate temperature rapidly increased with the start of etching, and reached 220 ° C. after 10 minutes. On the other hand, when the ion beam and the electron are alternately irradiated in a pulse shape as in the present invention, the temperature is 10 ° C. immediately after the start of the etching.
Although a slight temperature rise was observed, the temperature reached a steady state and did not change thereafter.

【0040】エッチング中に基板温度が変化した場合、
エッチング速度も変動することになり、エッチング深さ
の再現性及びエッチング側壁の垂直性の制御性の劣化に
直結する。例えば、InP系の進行波型面型光増幅器の
作成プロセスにおいては、20μmに及ぶ垂直なメサエ
ッチングが必要とされる。このように深いメサエッチン
グには、エッチング中の基板温度の変動はエッチング側
壁の垂直性確保のために致命的である。
When the substrate temperature changes during etching,
The etching rate also fluctuates, which directly leads to deterioration in the reproducibility of the etching depth and the controllability of the verticality of the etching side wall. For example, in the process of manufacturing an InP traveling-wave surface optical amplifier, vertical mesa etching of 20 μm is required. In such a deep mesa etching, a change in the substrate temperature during the etching is fatal for securing the verticality of the etching side wall.

【0041】図8に、InGaAsP活性層のInP系
進行波型面型光増幅器のエッチングを行った基板の断面
の該略図を示す。図中の81は半絶縁性InP層、82
aはn型InPキャリアガイド層、82bはp型InP
キャリアガイド層、83はInGaAsP活性層、84
はSiO2 マスクである。イオンビームと電子を同時に
連続的に照射した場合には、図8(a)に見られるよう
に底面に近くなるに従いサイドエッチングが大きく生じ
た。一方、本発明によるイオンビームと電子を交互にパ
ルス状に照射した場合、垂直なメサを形成することがで
きた。
FIG. 8 is a schematic view of a cross section of a substrate on which an InP-based traveling-wave surface optical amplifier of an InGaAsP active layer has been etched. In the figure, 81 is a semi-insulating InP layer, 82
a is an n-type InP carrier guide layer, and 82b is a p-type InP
A carrier guide layer; 83, an InGaAsP active layer;
Is a SiO 2 mask. When the ion beam and the electrons were simultaneously and continuously irradiated, as shown in FIG. 8A, the side etching became larger as approaching the bottom surface. On the other hand, when the ion beam and the electrons according to the present invention were alternately irradiated in a pulse shape, a vertical mesa could be formed.

【0042】図9はメサ形成後、埋め込み再成長により
作成した進行波型光増幅器の該略図である。図中の91
は半絶縁性基板、92は半絶縁性InP層、93aはn
型キャリアガイド層、93bはp型キャリアガイド層、
94は活性層、95aはn型キャリア注入層、95bは
p型キャリア注入層、96a,96bは電極、97,9
8は共振器ミラーを示している。メサ形成過程でサイド
エッチングが生じたものは、埋め込み再成長時に界面に
おいて空隙が形成され良好な界面は形成できなかった。
しかし、本発明によりメサエッチングした試料について
は、埋め込み再成長により良好な界面が得られた。
FIG. 9 is a schematic view of a traveling-wave optical amplifier formed by burying and regrowing after mesa formation. 91 in the figure
Is a semi-insulating substrate, 92 is a semi-insulating InP layer, 93a is n
Type carrier guide layer, 93b is a p-type carrier guide layer,
94 is an active layer, 95a is an n-type carrier injection layer, 95b is a p-type carrier injection layer, 96a and 96b are electrodes, 97 and 9
Reference numeral 8 denotes a resonator mirror. When side etching occurred during the mesa formation process, voids were formed at the interface during burying and regrowth, and a favorable interface could not be formed.
However, with respect to the sample mesa-etched according to the present invention, a good interface was obtained by burying and regrowth.

【0043】本発明を用いることの別の効果として、絶
縁物の加工性の向上をあげることができる。例えば、サ
ファイア基板上に成長したGaNのRIBEによるエッ
チング特性について説明する。エッチングガスにはCl
2 を用い、イオン加速電圧500V、マイクロ波パワー
200W、エッチング温度は150℃でエッチングを行
った。
Another advantage of using the present invention is that the workability of the insulator can be improved. For example, the etching characteristics of GaN grown on a sapphire substrate by RIBE will be described. Cl is the etching gas
With 2, the ion acceleration voltage 500V, microwave power 200 W, the etching temperature were etched at 0.99 ° C..

【0044】まず、電子照射を行わない場合、Cl2
力が0.1Paでのエッチング速度は65nm/min
であった。一方、イオンビーム及び電子を交互にパルス
状に照射することによりエッチング速度は90nm/m
inと上昇した。
First, when electron irradiation is not performed, the etching rate at a Cl 2 pressure of 0.1 Pa is 65 nm / min.
Met. On the other hand, by alternately irradiating the ion beam and the electrons in a pulse shape, the etching rate is 90 nm / m.
in rose.

【0045】これは、電子を照射しないエッチング方法
では、絶縁基板の場合、基板全体がチャージアップして
しまっており、照射されるイオンビームの散乱やイオン
ビームエネルギーの低下が起こっていると考えられる。
一方、電子照射によりチャージアップを解消した場合、
イオンスパッタが効果的に行われるためエッチング速度
が上昇したものと考えられる。
This is because, in the case of an etching method that does not irradiate electrons, in the case of an insulating substrate, the entire substrate has been charged up, and it is considered that the irradiation ion beam is scattered and the ion beam energy is reduced. .
On the other hand, when charge-up is eliminated by electron irradiation,
It is considered that the etching rate increased due to the effective ion sputtering.

【0046】このように、絶縁性試料のイオンビーム処
理には、処理効率やプロセス制御性の向上のために電子
照射は不可欠であり、特に本発明は有効である。また、
本実施形態で示した、電子照射によるエッチング速度が
増加する現象はGaNのみならずサファイア基板上に成
長したAlN,InNやこれらの混晶についても観察さ
れ、サファイア基板上に成長した III族窒化物デバイス
のエッチングにおいて電子照射による電荷の中性化は必
須の技術と考えられる。また、基板はサファイアのみで
なく、SiCにおいても同じ効果は期待される。
As described above, electron beam irradiation is indispensable for ion beam processing of an insulating sample in order to improve processing efficiency and process controllability, and the present invention is particularly effective. Also,
The phenomenon that the etching rate is increased by the electron irradiation shown in the present embodiment is observed not only for GaN but also for AlN and InN grown on a sapphire substrate and their mixed crystals, and the group III nitride grown on the sapphire substrate Neutralization of charge by electron irradiation is considered to be an essential technology in device etching. The same effect can be expected not only with sapphire substrate but also with SiC.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、イ
オンビーム生成のためのプラズマ源以外の電子線源とな
る機構を新たに付加することなく、被処理物のチャージ
アップを抑制することができ、かつ装置コストも安くで
きる。また、電子線生成装置からの被処理物の汚染や、
不活性性ガス導入による圧力上昇などのプロセス上の制
約もなく、イオンビーム処理における制御性,生産性を
高めることができる。
As described above in detail, according to the present invention, charge-up of an object to be processed is suppressed without newly adding a mechanism serving as an electron beam source other than a plasma source for generating an ion beam. And the apparatus cost can be reduced. Also, contamination of the object to be processed from the electron beam generator,
The controllability and productivity in the ion beam processing can be improved without any process restrictions such as pressure increase due to the introduction of the inert gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係わるドライエッチング装置
を示す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に用いた被処理物及びそのエッ
チング状態を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an object to be processed used in the first embodiment and an etched state thereof.

【図3】第1の実施形態における引き出し電圧のシーケ
ンスを示す図。
FIG. 3 is a view showing a sequence of an extraction voltage in the first embodiment.

【図4】第1の実施形態により得られるエッチングプロ
ファイルの概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram of an etching profile obtained according to the first embodiment.

【図5】第2の実施形態に係わるドライエッチング装置
を示す概略構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus according to a second embodiment.

【図6】第2の実施形態における引き出し電圧のシーケ
ンスを示す図。
FIG. 6 is a view showing a sequence of an extraction voltage in the second embodiment.

【図7】本発明によるエッチング中の基板温度の変動を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a change in substrate temperature during etching according to the present invention.

【図8】本発明によりエッチングを行った基板の状態を
示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of a substrate etched according to the present invention.

【図9】本発明により作成した面型光増幅器の構造を示
す断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the structure of a surface-type optical amplifier manufactured according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…プラズマ生成室 12…エッチング室 13…導波管 14…マグネットコイル 15…メッシュ電極 16…アンプ電源 17…ファンクションジェネレータ 18…被処理物 19…テーブル 51…表面電位測定器 52…表面電位測定器電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Plasma generation chamber 12 ... Etching chamber 13 ... Waveguide 14 ... Magnet coil 15 ... Mesh electrode 16 ... Amplifier power supply 17 ... Function generator 18 ... Workpiece 19 ... Table 51 ... Surface potential measuring device 52 ... Surface potential measuring device Power supply

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3065Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エッチングに供される被処理物が収容され
る処理室と、この処理室に隣接配置されガスの導入によ
りプラズマを発生するプラズマ源と、このプラズマ源か
ら荷電粒子を引き出して前記被処理物に照射する引き出
し電極と、この引き出し電極に異なる大きさの直流電圧
を一定周期でパルス状に印加し、イオンビームと電子ビ
ームを交互に引き出す手段とを具備してなるイオンビー
ムエッチング装置であって、 前記被処理物は絶縁体又は表面に絶縁体が形成された基
板であり、前記イオンビームの照射により前記被処理物
に蓄積される電荷が前記電子ビームの照射によ り中和するように、イオンビーム照射時間Tion を、
ion ≦(Ve /Iion )(k/d) に設定し、かつ電子ビームの照射時間Te を、 Te ≦(Iion ・Tion /Ie )(k/d) に設定したことを特徴とするイオンビームエッチング装
置。 但し、Ve は絶縁体の絶縁破壊が生じる電圧、Iio
n はイオンの電流密度、kは絶縁体の誘電率、dは絶縁
体の厚さ、Ie は電子の電流密度である。
An object to be subjected to etching is accommodated therein.
Processing chamber and a gas chamber disposed adjacent to the processing chamber.
And a plasma source that generates plasma
Drawing charged particles from the substrate and irradiating the object to be processed
DC voltage of different magnitudes
Is applied in a pulsed manner at a fixed period, and the ion beam and electron beam are applied.
Means for pulling out the arm alternatelyAEON B
Etching equipment, The object to be processed is an insulator or a substrate having an insulator formed on its surface.
A plate, wherein the object to be processed is irradiated with the ion beam.
Charge accumulated in the electron beam The ion beam irradiation time Tion is T
ion ≦ (Ve / Iion) (k / d) And the irradiation time Te of the electron beam is Te ≦ (Iion · Tion / Ie) (k / d) Ion beam etching equipment characterized in that
Place. Here, Ve is a voltage at which insulation breakdown occurs, and Iio
n is the current density of the ions, k is the dielectric constant of the insulator, d is the insulation
The body thickness, Ie, is the current density of the electrons.
【請求項2】前記被処理物は、サファイア基板上にGa
Nを形成したものであることを特徴とする請求項1記載
イオンビームエッチング装置。
2. The method according to claim 1, wherein the object to be processed is Ga on a sapphire substrate.
2. The ion beam etching apparatus according to claim 1, wherein N is formed .
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