JP3076843B1 - Plasma beam generator - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 半導体プロセッシングの分野において、
絶縁物および金属材料のプラズマエッチングやプラズマ
ドーピング等で必要な制御可能な低エネルギー(100 eV
以下)収束イオンビームを大電流、大口径、低コストで
生成する。
【解決手段】 プラズマ源で高密度プラズマを生成さ
せ、引き出し電極1−加速電極2の間隔が1.0 mm以下、引
き出し電極1の厚さが1.0 mm以下に設定され、プラズマ
中のイオンのみを、高融点、高熱伝導材料で構成した引
き出し、加速、減速を行う3枚の多孔電極1、2、3を用いて
引き出し、イオンの空間電荷を中性化電子源を用いて中
和することによって、イオンビームのエネルギーが100e
V以下、エネルギー拡がりが2.5%以下、空間発散が5度以
下の大電流イオンビームと、電子温度が0.5eV以下で制
御可能、空間電位が0〜50Vに制御可能な電子で構成され
たプラズマビームを得る。これによって、絶縁物のチャ
ージアップを抑える。Abstract: [PROBLEMS] In the field of semiconductor processing,
Controllable low energy (100 eV) required for plasma etching and plasma doping of insulators and metal materials
(Below) Generate a focused ion beam with large current, large diameter, and low cost. SOLUTION: A high-density plasma is generated by a plasma source, a distance between an extraction electrode 1 and an acceleration electrode 2 is set to 1.0 mm or less, and a thickness of the extraction electrode 1 is set to 1.0 mm or less. Extraction is performed using three porous electrodes 1, 2, and 3 that perform extraction, acceleration, and deceleration, which are composed of a melting point and a high thermal conductive material. Beam energy 100e
Plasma beam composed of a high-current ion beam with an energy spread of 2.5% or less, a space divergence of 5 degrees or less, and an electron whose temperature can be controlled at an electron temperature of 0.5 eV or less and a space potential of 0 to 50V. Get. Thereby, charge-up of the insulator is suppressed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセッシ
ングの分野において、絶縁物および金属材料のプラズマ
エッチング、プラズマドーピング等で必要な制御可能な
収束した低エネルギーイオンビームと低温度の電子で構
成されたプラズマビームを大電流で生成するための生成
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of semiconductor processing, which comprises a converged low-energy ion beam and low-temperature electrons that can be controlled in plasma etching and plasma doping of insulators and metal materials. The present invention relates to a generator for generating a plasma beam with a large current.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来プラズマエッチングのためのイオン
源として、主として、藤田寛治;核融合研究第68巻、
第6号(1992)556(以下、公知文献Aという。)記載の
方式、O.Tsukakoshi、 S.Shimizu、 S.Ogata、 N.Sasak
i & H.Yamakawa; Nuclear Instruments and Methods in
Physics Research B55 (1991) 355-358、または、“超
先端加工システムの研究開発に関する評価報告書”;産
業技術審議会産業科学技術開発部会、超先端加工システ
ム評価委員会、平成6年8月、pp200-210(公知文献B
という。)記載の方式の2つの方式がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as ion sources for plasma etching, mainly, Hiroharu Fujita; Nuclear Fusion Research Vol. 68,
No. 6 (1992) 556 (hereinafter referred to as known document A), O. Tsukakoshi, S. Shimizu, S. Ogata, N. Sasak
i & H. Yamakawa; Nuclear Instruments and Methods in
Physics Research B55 (1991) 355-358, or "Evaluation Report on Research and Development of Super Advanced Machining System"; Industrial Technology Council, Industrial Science and Technology Development Subcommittee, Super Advanced Machining System Evaluation Committee, August 1994, pp200-210 (Publication B
That. 2) There are two methods.
【0003】公知文献A記載の方式は、図1左図に示す
ように、プラズマの境界でできるシースを利用する方式
を示し、アノードとカソードの間rf放電すると、アノー
ドとプラズマ、プラズマとカソードの間にシースができ
る。その時のシースの様子を図1右図に示す。この負電
位によってイオンが加速され、対象物(ウエファ)をエ
ッチングあるいはドーピングする。イオン源としてはも
っとも簡便で収量が多く大口径で低コストである。As shown in the left figure of FIG. 1, the system described in the known document A shows a system using a sheath formed at the boundary of the plasma. When rf discharge is performed between the anode and the cathode, the anode and the plasma, and the plasma and the cathode are separated. A sheath forms between them. The appearance of the sheath at that time is shown in the right diagram of FIG. The ions are accelerated by the negative potential to etch or dope an object (wafer). It is the simplest, high yield, large diameter, and low cost ion source.
【0004】公知文献B記載の方式は、図2に示すよう
な通常のイオン源である。左側のイオン電源でプラズマ
を生成し、イオン電流を引き出すために3枚の電極で約3
0kVに加速し、長い距離を走らす。そして、対象物(ウ
エファ)の直前で29.9kV減速して、100eVの低エネルギ
ーイオンビームを得る。公知文献A記載の方式に比べ、
イオンビームの収束性がよく、エネルギー、エネルギー
分布が制御可能であるからエッチングあるいはドーピン
グの性能の向上が期待できる。[0004] The system described in the known document B is a normal ion source as shown in FIG. A plasma is generated by the ion power source on the left, and about three electrodes are used to extract the ion current.
Accelerate to 0kV and run a long distance. Then, just before the object (wafer), the deceleration is reduced by 29.9 kV to obtain a low energy ion beam of 100 eV. Compared to the method described in known document A,
Since the convergence of the ion beam is good and the energy and the energy distribution can be controlled, improvement in etching or doping performance can be expected.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、公知文
献A記載の方式はプラズマのシースでのイオン加速を利
用したものであるので、以下に示すような問題がある。 (1)シース電圧はプラズマの密度、温度および中性ガ
ス圧等で決まるものであり、制御することが難しい。 (2)プラズマの電子温度は一般に数eVあり、解離した
分子が再電離し不純物の要因となる。 (3)対象物が金属の場合には、対象物に電圧をかける
ことでシース電圧を制御する場合があるが、絶縁物であ
る場合には電圧を印加することができず、シース電圧の
制御が出来ない上に、イオン電荷蓄積による対象物の損
傷をおこす。 (4)シース形状はプラズマの性質で決まることから、
イオンはエネルギーの巾を持ち、空間的にもイオンが斜
め入射するので、矩形状の垂直エッチングが難しい。However, since the method described in the known document A utilizes ion acceleration in a plasma sheath, there are the following problems. (1) The sheath voltage is determined by the plasma density, temperature, neutral gas pressure, and the like, and is difficult to control. (2) The electron temperature of the plasma is generally several eV, and the dissociated molecules are reionized and cause impurities. (3) When the object is a metal, the sheath voltage may be controlled by applying a voltage to the object. However, when the object is an insulator, the voltage cannot be applied, and the sheath voltage is controlled. And damage to the object due to ionic charge accumulation. (4) Since the sheath shape is determined by the properties of the plasma,
Since ions have a range of energy and are obliquely incident on the space, it is difficult to perform rectangular vertical etching.
【0006】また、公知文献Bの方式は上記(3)以外
の欠点を補った低エネルギーイオンビームである。しか
しビーム電流を得るために、先ずプラズマ中のイオンを
高電圧で長距離加速するので大型、高コストになってい
る。それにもかかわらず電流が少なく、口径を上げるこ
とができず、減速時にビームが拡がって収束性が悪いの
で、産業界で利用できるまでに至っていない(木村真
次、牧田雄之助、山田昭政、柴田肇、小原明;電子技術
総合研究所彙報58巻(1994) 73より参照)。[0006] The method disclosed in the known document B is a low energy ion beam which compensates for the disadvantages other than the above (3). However, in order to obtain a beam current, first, ions in the plasma are accelerated at a high voltage over a long distance, so that the size and cost are increased. Nevertheless, the current is small, the aperture cannot be increased, and the beam expands during deceleration, resulting in poor convergence. Hajime, Akira Ohara; Electronic Technology Research Institute, Vol. 58 (1994) 73).
【0007】そこで、産業界で利用できるには、制御可
能な収束した大電流プラスマビームが長時間、安定に生
成できねばならないが、本発明が解決しようとする課題
はこの点である。[0007] In order to be used in the industrial world, a controllable converged large current plasma beam must be stably generated for a long time. However, the problem to be solved by the present invention is this point.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、イオンエネルギーが100eV以下のプラズ
マビーム生成装置であって、高密度を生成するプラズマ
源と、引き出し電極−加速電極間隔が1.0 mm以下、引き
出し電極の厚さが1.0 mm以下に設定され、上記プラズマ
中のイオンのみを、高融点、高熱伝導材料で構成した引
き出し、加速、減速を行う3枚の多孔電極を用いて引き
出し、イオンの空間電荷を中性化電子源を用いて中和す
ることによって、収束した大電流イオンビームと、電子
温度が0.5eV以下で制御可能な電子で構成された、空間
電位が0〜50Vに制御可能なプラズマビームを長時間、安
定に生成することを特徴としたプラズマビーム生成装置
を提供する。According to the present invention, there is provided a plasma beam generating apparatus having an ion energy of 100 eV or less, comprising: a plasma source for generating a high density; 1.0 mm or less, the thickness of the extraction electrode is set to 1.0 mm or less, only the ions in the plasma, high melting point, extraction using high heat conductive material, acceleration, using three porous electrodes to decelerate By extracting and neutralizing the space charge of the ions using a neutralizing electron source, the space potential comprised of a converged high-current ion beam and electrons whose electron temperature can be controlled at 0.5 eV or less. Provided is a plasma beam generation apparatus characterized in that a plasma beam controllable to 50 V is generated stably for a long time.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に係るイオンビーム生成装
置の実施の形態を実施例に基づき図面を参照にして説明
する。 図3は、本発明の一実施例を示す装置である。
図3において、プラズマ源で高密度プラズマを生成さ
せ、その中のイオンのみを、プラズマ源に近接して配置
された3枚の多孔電極、すなわち、引き出し電極、加速
電極2、減速電極3で加速する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an ion beam generating apparatus according to the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 3 is an apparatus showing an embodiment of the present invention.
In FIG. 3, a high-density plasma is generated by a plasma source, and only ions in the plasma are accelerated by three porous electrodes arranged close to the plasma source, namely, an extraction electrode, an acceleration electrode 2, and a deceleration electrode 3. I do.
【0010】引き出し電極から引き出されるイオン電流
はプラズマ源のプラズマ密度に比例するので高密度を生
成可能なプラズマ源とする。この例ではバッケット型で
あり、放電用角容器4の中に、上下または左右2個所ま
たは両方4個所にタングステンヒーターを設けカソード
5とし、周りの放電用角容器4をアノードとして放電を
行う。Since the ion current drawn from the extraction electrode is proportional to the plasma density of the plasma source, a plasma source capable of generating a high density is used. In this example, it is of a bucket type, and tungsten heaters are provided in the discharge square container 4 at two places in the upper, lower, left and right, or both four places to serve as the cathode 5, and the discharge is performed using the surrounding discharge vessel 4 as the anode.
【0011】放電用角容器は熱負荷に耐えうるよう冷却
パイプが埋め込まれた銅ブロック製とし、水冷されてい
る。さらに、内面は熱負荷に耐えうるようモリブデンを
全面に内張りし、プラズマ熱を銅ブロックへ伝えて冷却
する。プラズマの粒子損失を減らすため、放電用角容器
4の外部周りには永久磁石6が埋め込んである。永久磁石
6も水冷されている。The discharge rectangular container is made of a copper block in which a cooling pipe is embedded so as to withstand a heat load, and is water-cooled. Further, the inner surface is lined with molybdenum so as to withstand the heat load, and the plasma heat is transferred to the copper block for cooling. Square vessel for discharge to reduce plasma particle loss
A permanent magnet 6 is embedded around the outside of 4. permanent magnet
6 is also water cooled.
【0012】プラズマ源の放電電圧は80〜150 V、 放電
電流は2〜20 A、 ガス圧は2〜10 mTorr、 プラズマの種
類としては、アルゴンプラズマであり、その他、水素、
ヘリウム、クリプトン、クセノン、窒素等プラズマ、ま
た、アルゴン、水素等で希釈したフロン系ガス、フッ素
系ガス、塩素系ガスプラズマ等が使用可能である。この
プラズマ源はイオン源として放電パワーが2kWの時、イ
オン透過率50 %で約1 Aのイオンが引き出せる。The discharge voltage of the plasma source is 80 to 150 V, the discharge current is 2 to 20 A, the gas pressure is 2 to 10 mTorr, and the type of plasma is argon plasma.
Plasmas such as helium, krypton, xenon, and nitrogen, as well as fluorocarbon-based gas, fluorine-based gas, and chlorine-based gas plasma diluted with argon, hydrogen, and the like can be used. This plasma source can extract ions of about 1 A at an ion transmittance of 50% when the discharge power is 2 kW as an ion source.
【0013】プラズマ源のプラズマ密度が充分高くて
も、引き出し電極より引き出されるイオンは自身の空間
電荷によって制限され、その空間電荷制限電流密度j
は、次の(1)式で表される。[0013] Even if the plasma density of the plasma source is sufficiently high, ions extracted from the extraction electrode are limited by their own space charges, and their space charge limited current density j
Is represented by the following equation (1).
【0014】[0014]
【数1】 (Equation 1)
【0015】ここで、ε0は真空中の誘電率、eは素電
荷、Mはイオンの質量、VEはビームのエネルギー(加速
電圧)、dは加速電場が及ぶ距離であり、おおよそ引き
出し電極1と加速電極2との間隔である(図4参照)。そ
こで、ビームのエネルギーが100V以下で大電流を得るた
めにはdを可能な限り短くする必要がある。[0015] Here, epsilon 0 is the dielectric constant in vacuum, e is elementary charge, M is the mass of the ion, V E is the beam energy (accelerating voltage), d is the distance the accelerating electric field extends over approximately the extraction electrode This is the distance between 1 and the acceleration electrode 2 (see FIG. 4). Therefore, in order to obtain a large current with a beam energy of 100 V or less, it is necessary to make d as short as possible.
【0016】それに従って、引き出し電極1の厚みw1も
薄くする必要がある。実際には間隔dを1 mm以下に、厚
みw1を1 mm以下にすることによってjを上げる。この
時、ビームを収束さすために引き出し電極1と加速電極2
の間で電場のレンズ作用を作る必要があるので、引き出
し電極1の孔径aと形状を収束ビームとなるようにdに対
して決める。そのa/(d+(w1-w11))は0.5〜1.5で、ビーム
の収束性を上げるにはa/dを小さく、電流が欲しい場合
にはa/dを大きくする。Accordingly, the thickness w1 of the extraction electrode 1 also needs to be reduced. Actually, j is increased by setting the distance d to 1 mm or less and the thickness w1 to 1 mm or less. At this time, extraction electrode 1 and acceleration electrode 2
Since it is necessary to create a lens action of the electric field between the two, the aperture diameter a and the shape of the extraction electrode 1 are determined with respect to d so as to be a convergent beam. The value of a / (d + (w1-w11)) is 0.5 to 1.5. To improve the convergence of the beam, the value of a / d is reduced, and if a current is desired, the value of a / d is increased.
【0017】引き出し電極1の孔形状は、図4に示すよ
うに、加速電極2方向に凹レンズになるように加工して
ある。加速電極の孔径a2、減速電極の孔径a3とその間隔
d2は収束ビームとなるようにdに対して決める。これら
の比を一定とし、dを1.0 mm以下にする。ちなみに本実
施例では、引き出し電極1、加速電極2、減速電極3の孔
径はa=1.2 mm、 a1=1.5 mm、 a2=1.0 mm、 a3=1.0 mmで
あり、引き出し電極1と加速電極2の間隔d=1.0〜1.5 m
m、加速電極2と減速電極3の間隔d2=1.0 mmである。As shown in FIG. 4, the hole shape of the extraction electrode 1 is processed so as to form a concave lens in the direction of the acceleration electrode 2. Acceleration electrode hole diameter a2, deceleration electrode hole diameter a3 and their spacing
d2 is determined with respect to d so as to be a convergent beam. These ratios are kept constant, and d is set to 1.0 mm or less. Incidentally, in the present embodiment, the hole diameters of the extraction electrode 1, the acceleration electrode 2, and the deceleration electrode 3 are a = 1.2 mm, a1 = 1.5 mm, a2 = 1.0 mm, a3 = 1.0 mm. Distance d = 1.0-1.5 m
m, the distance d2 between the acceleration electrode 2 and the deceleration electrode 3 is 1.0 mm.
【0018】電極の厚みw1=1.0 mm、 w11=0.3 mm、 w2=
1.0 mm、 w3=1.0 mmである。これまでのところw1が0.5
mm、dが0.5 mmの場合に最大電流が得られている。孔数1
000個以上、透過率50 %以上である。Electrode thickness w1 = 1.0 mm, w11 = 0.3 mm, w2 =
1.0 mm, w3 = 1.0 mm. So far w1 is 0.5
The maximum current is obtained when mm and d are 0.5 mm. Number of holes 1
000 pieces or more, transmittance 50% or more.
【0019】引き出し電極1、加速電極2、減速電極3は3
枚を目合わせして使用するが、引き出し電極1の厚みを
薄くした場合、引き出し電極1、加速電極2、減速電極3
が大口径のものは直流放電プラズマの熱負荷による熱歪
み等によって変形し、レンズ作用が働かなくなる可能性
がある。そこで、引き出し電極1、加速電極2、減速電極
3をタングステン、モリブデン、グラファイト等の高融
点、高熱伝導度材料で構成する。The extraction electrode 1, the acceleration electrode 2, and the deceleration electrode 3
When the thickness of the extraction electrode 1 is reduced, the extraction electrode 1, acceleration electrode 2, deceleration electrode 3
However, those having a large diameter may be deformed due to thermal distortion or the like due to the thermal load of the DC discharge plasma, and the lens function may not work. Therefore, extraction electrode 1, acceleration electrode 2, deceleration electrode
3 is made of a material having a high melting point and high thermal conductivity such as tungsten, molybdenum, and graphite.
【0020】それぞれの電極厚みが0.5 mm以下の場合は
タングステンを用い、穴加工はフォトエッチング加工と
する。それ以上の厚みの穴加工の場合は機械加工とす
る。引き出し、加速、減速電極フランジ7、8、9は、絶
縁フランジ11を介して集合して組み立てられており、こ
れらのフランジ7、8、9に冷却パイプを埋め込み、冷却
水を直列につなぐことによって、多孔3電極の温度を同
一となるようにする。これによって、直流放電で、大口
径、大電流ビームが長時間、安定に生成可能となる。When the thickness of each electrode is 0.5 mm or less, tungsten is used, and the hole is formed by photoetching. In the case of drilling a hole with a thickness larger than that, it shall be machined. The draw-out, acceleration, and deceleration electrode flanges 7, 8, 9 are assembled and assembled via an insulating flange 11, and cooling pipes are embedded in these flanges 7, 8, 9 to connect cooling water in series. The temperature of the porous three electrodes is made the same. As a result, a large-diameter, large-current beam can be stably generated for a long time by DC discharge.
【0021】ビームエネルギーVEが100V以下では電流
が得られないので、一旦Vg2を2 kVぐらいに上げて、V
E+Vg2に加速してイオン電流を引き出し、直後にV
g2減速して、VE=100 eV以下のビームを生成する。た
だし、このVg2を最適な収束ビームが得られるように
調整する。通常は2 kV±1 kVである。減速電極3の電位
は0Vである。引き出し電極1と減速電極3の差電圧( 100
V以下)がイオンのエネルギーとなる。この差電圧を変え
ることでイオンのエネルギーが制御できる。[0021] Since the beam energy V E is not current can be obtained in the following 100V, once raising the V g2 to about 2 kV, V
E + V Accelerates to g2 , draws out ion current, and immediately after V
and g2 reduction, produces the following beam V E = 100 eV. However, this V g2 is adjusted so as to obtain an optimum convergent beam. Usually, it is 2 kV ± 1 kV. The potential of the deceleration electrode 3 is 0V. Voltage difference between extraction electrode 1 and deceleration electrode 3 (100
V or less) is the ion energy. The energy of ions can be controlled by changing the difference voltage.
【0022】100 eV以下に減速すると自身の空間電荷に
よってビームはエネルギー巾を持ち、空間的に発散し、
空間電位が上昇する。従来の引用文献(B)の方式のよ
うに、ウエファが絶縁物の場合にはウエファがチャージ
アップする。そこで、多孔3電極の後方にタングステン
ヒーターでできた電子源10を設けイオンの空間電荷を消
去しプラズマビームとする。この電子数を調節すること
によって、最低の電子温度がヒーター温度付近で決まる
電子温度(約0.3eV)が得られる。When the beam decelerates to 100 eV or less, the beam has an energy width due to its own space charge and diverges spatially.
Space potential rises. When the wafer is made of an insulating material, as in the method of the related art (B), the wafer is charged up. In view of this, an electron source 10 made of a tungsten heater is provided behind the three-electrode porous electrode to eliminate the space charge of ions and produce a plasma beam. By adjusting the number of electrons, an electron temperature (about 0.3 eV) whose minimum electron temperature is determined near the heater temperature can be obtained.
【0023】さらに、この電子源にプラズマビームまた
はコレクター(図に記載されていないが電位は通常0 V
にする)に対して適当な電圧Vnをかけることによっ
て、イオンの空間電荷を完全に中和しプラズマ空間電位
をほぼ0 Vになるようにできる。ウエファのチャージア
ップが避けられる。Further, a plasma beam or a collector (not shown in the figure, but usually having a potential of 0 V
By applying a suitable voltage V n with respect to), can to be substantially 0 V completely neutralized plasma space potential space charge of the ion. Wafer charge-up is avoided.
【0024】また、電子源のプラズマ電位からの電位を
変えることで、プラズマビームの電子温度が制御可能と
なる。また、プラズマ空間電位が制御可能となる。By changing the potential of the electron source from the plasma potential, the electron temperature of the plasma beam can be controlled. Further, the plasma space potential can be controlled.
【0025】この方法によってエネルギーが50〜100 eV
のイオンでも50〜70 mAの電流が得られている。According to this method, the energy is 50 to 100 eV
A current of 50 to 70 mA has been obtained with these ions.
【0026】図5(a)は多孔3電極が銅製で、引き出
し有効面積が10 cm2の場合の結果である。中和電子源
の電流に対するイオンビーム(100 eV)の密度
(Iion)、電子密度(ne)、電子温度(Te)を示す。最
適な中和電子源の電流でイオンビーム密度が約3倍、電
子密度が約1桁増加し、電子温度が0.35eVである。図5
(b)は電子源のコレクター電位からの電位を変えた場
合の電子温度(Te)、電子密度(ne)とプラズマ空間電位
(Vs)である。FIG. 5A shows the result when the porous three electrodes are made of copper and the effective drawing area is 10 cm 2 . Density of ion beam (100 eV) against current of neutralizing electron source
(I ion), the electron density (n e), shows an electron temperature (T e). With the optimum neutralizing electron source current, the ion beam density is increased about three times, the electron density is increased by about one digit, and the electron temperature is 0.35 eV. FIG.
(B) shows the electron temperature (T e ), the electron density ( ne ), and the plasma space potential when the potential from the collector potential of the electron source is changed.
(V s ).
【0027】電子温度、プラズマ空間電位が制御可能で
ある。この時のプラズマ電位は1 V以下、イオンのエネ
ルギー巾はエネルギーの2.5%で、空間拡がりが5度以下
の収束したプラズマビームが得られた。The electron temperature and the plasma space potential can be controlled. At this time, the plasma potential was 1 V or less, the energy width of the ions was 2.5% of the energy, and a converged plasma beam with a space spread of 5 degrees or less was obtained.
【0028】この銅製の場合高熱伝導材料であるが時間
経過と共にビーム電流が減少しビームが拡がる傾向にあ
り、これ以上口径を拡げ、電極板厚を薄くすることは困
難であった。図3に示した本発明の高融点材料での有効
面積が60 cm2の場合には熱歪みが抑えられるので、約6
倍のイオン電流が長時間、安定に得られるはずである。Although this copper material is a high heat conductive material, the beam current tends to decrease and the beam tends to expand with the passage of time, and it has been difficult to further increase the aperture and reduce the electrode plate thickness. Since thermal distortion is suppressed when the effective area of a refractory material of the present invention shown in FIG. 3 is 60 cm 2, about 6
Double ion current should be obtained stably for a long time.
【0029】よって、本発明は、イオンエネルギーが10
0eV以下のプラズマビーム生成装置であって、高密度を
生成するプラズマ源と、引き出し電極−加速電極間隔が
1.0mm以下、引き出し電極の厚さが1.0 mm以下に設定さ
れ、上記プラズマ中のイオンのみを、高融点、高熱伝導
材料で構成した引き出し、加速、減速を行う3枚の多孔
電極を用いて引き出し、イオンの空間電荷を中性化電子
源を用いて中和することによって、収束した大電流イオ
ンビームと、電子温度が0.5eV以下で制御可能な電子で
構成された、空間電位が0〜50Vに制御可能なプラズマビ
ームを長時間、直流で安定に生成することを特徴とした
プラズマビーム生成装置を提供する。Therefore, according to the present invention, the ion energy is 10
A plasma beam generating apparatus of 0 eV or less, wherein a plasma source for generating high density and an extraction electrode-acceleration electrode distance
1.0 mm or less, the thickness of the extraction electrode is set to 1.0 mm or less, and only the ions in the plasma are extracted using three porous electrodes that are made of a high melting point and high heat conductive material and accelerate and decelerate. By neutralizing the space charge of the ions using a neutralizing electron source, the space potential is composed of a converged high-current ion beam and electrons whose electron temperature can be controlled at 0.5 eV or less. A plasma beam generation apparatus characterized in that a plasma beam that can be controlled in a stable manner is generated with a direct current for a long time.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によれば従来難しかった低エネル
ギーかつ収束イオンビームを大電流で生成させることが
できる。そこで、矩形状の垂直エッチングが実現でき
る。絶縁物でもプラズマエッチングが可能である。膜の
厚さ方向に高い精度で成膜が可能であり、従来型のイオ
ンビームに比べ大口径のものができ、低コストで小型装
置ができる。According to the present invention, it is possible to generate a low-energy, focused ion beam with a large current, which has been conventionally difficult. Therefore, rectangular vertical etching can be realized. Plasma etching is possible even with an insulator. It is possible to form a film with high precision in the thickness direction of the film, to produce a film having a larger diameter than a conventional ion beam, and to produce a small-sized apparatus at low cost.
【図1】従来の技術を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional technique.
【図2】従来の別の技術を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating another conventional technique.
【図3】本発明の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例の電極の厚み、孔径及び電極間
の間隔を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating electrode thickness, hole diameter, and interval between electrodes according to an example of the present invention.
【図5】本発明におけるイオン空間電荷中和用の電子源
の役割を説明するグラフである。図5(b)は、 電子
源のコレクター電位からの電位を変えた場合の電子温度
(Te) 、電子密度(ne)とプラズマ空間電位(Vs)であ
る。FIG. 5 is a graph illustrating the role of an electron source for ion space charge neutralization in the present invention. FIG. 5B shows the electron temperature when the potential from the collector potential of the electron source is changed.
(T e ), electron density ( ne ), and plasma space potential (V s ).
1 引き出し電極 2 加速電極 3 減速電極 4 放電用角容器 5 カソード 6 永久磁石 10 電子源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Extraction electrode 2 Acceleration electrode 3 Deceleration electrode 4 Square vessel for discharge 5 Cathode 6 Permanent magnet 10 Electron source
Claims (1)
源から、引き出し電極、加速電極、減速電極の3枚の多
孔電極を用いてイオンを引き出し、イオンの空間電荷を
中性化電子源を用いて中和する、半導体プロセッシング
のための、イオンエネルギーが100 eV以下のプラズマビ
ーム生成装置であって、 上記引き出し電極と上記加速電極の間隔が1.0 mm以下
で、上記引き出し電極の厚さが1.0 mm以下で、引き出し
電極が加速電極方向に凹レンズのように加工してあり、
上記3枚の多孔電極を高融点かつ高熱伝導材料で構成
し、上記中性化電子源を制御することによって収束した
大電流イオンビームと、電子温度が0.5 eV以下で制御可
能な電子で構成されたプラズマビームの空間電位が0〜5
0Vに制御可能なプラズマビームを長時間、安定して生成
することを特徴とするプラズマビーム生成装置。An ion is extracted from a plasma source that generates high-density plasma by using three porous electrodes of an extraction electrode, an acceleration electrode, and a deceleration electrode, and the space charge of the ions is neutralized by using a neutralizing electron source. A plasma beam generating apparatus having an ion energy of 100 eV or less for semiconductor processing, wherein a distance between the extraction electrode and the acceleration electrode is 1.0 mm or less, and a thickness of the extraction electrode is 1.0 mm or less . ,drawer
The electrode is processed like a concave lens in the direction of the accelerating electrode,
The three porous electrodes are made of a material having a high melting point and a high thermal conductivity, and are composed of a high-current ion beam converged by controlling the neutralizing electron source and electrons that can be controlled at an electron temperature of 0.5 eV or less. Space potential of the plasma beam is 0-5
A plasma beam generation apparatus for stably generating a plasma beam that can be controlled to 0 V for a long time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11117253A JP3076843B1 (en) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Plasma beam generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11117253A JP3076843B1 (en) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Plasma beam generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3076843B1 true JP3076843B1 (en) | 2000-08-14 |
JP2000306897A JP2000306897A (en) | 2000-11-02 |
Family
ID=14707195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11117253A Expired - Lifetime JP3076843B1 (en) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Plasma beam generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3076843B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7562622B2 (en) | 2022-12-08 | 2024-10-07 | アンリツ株式会社 | Plasma etching apparatus and manufacturing method |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11117253A patent/JP3076843B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000306897A (en) | 2000-11-02 |
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