JP3109309B2 - Grid for plasma extraction of ion beam process equipment - Google Patents
Grid for plasma extraction of ion beam process equipmentInfo
- Publication number
- JP3109309B2 JP3109309B2 JP05002817A JP281793A JP3109309B2 JP 3109309 B2 JP3109309 B2 JP 3109309B2 JP 05002817 A JP05002817 A JP 05002817A JP 281793 A JP281793 A JP 281793A JP 3109309 B2 JP3109309 B2 JP 3109309B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grid
- ion beam
- silicon
- holes
- glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 32
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 23
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 17
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 7
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 4
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 SiCl 4 Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006360 Si—O—N Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001124 trientine Drugs 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はイオンビ―ムプロセス装
置のプラズマ引出し用グリッドに係り、特にイオンビ―
ムを用いて膜を付けたりエッチングしたりするイオンビ
―ムプロセス装置において、プラズマ（イオンの集ま
り）を引き出し、あるいは方向性をもつイオンビ―ムを
形成するために用いられるグリッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grid for extracting plasma from an ion beam processing apparatus, and more particularly to an ion beam processing grid.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grid used for extracting a plasma (collection of ions) or forming a directional ion beam in an ion beam process apparatus that forms or etches a film using a beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０に従来のイオンビ―ムプロセス装
置の一例を示す。2. Description of the Related Art FIG. 10 shows an example of a conventional ion beam processing apparatus.
【０００３】図１０中、１５はマグネット、１６はガス
導入口、１７は試料ステ―ジ、１８はタ―ゲット、１９
は処理装置本体である。In FIG. 10, 15 is a magnet, 16 is a gas inlet, 17 is a sample stage, 18 is a target, and 19 is a target.
Denotes a processing apparatus main body.
【０００４】そして、図１０に示すように、グリッド１
０にはアノ―ド１１とカソ―ド１２間に形成されたプラ
ズマを引き出すために、アノ―ド１１とグリッド１０の
間にＶa の電位差を形成すると共に、グリッド１０に負
の電圧Ｖe をかけて正の電荷を持ったイオンビ―ム１４
を効率よく加速させて引き出す役目がある。[0004] Then, as shown in FIG.
In order to extract a plasma formed between the anode 11 and the cathode 12 at 0, a potential difference of Va between the anode 11 and the grid 10 is formed, and a negative voltage V e is applied to the grid 10. Ion beam 14 with positive charge
Has the role of efficiently accelerating and drawing out.
【０００５】図中Ｖa は加速電圧で、Ｖc およびＶg は
それぞれ熱電子を発生させるためのカソ―ドの電圧およ
びアノ―ドの電圧である。[0005] figure V a is an acceleration voltage, V c and V g is cathode for each generating thermal electrons - a de voltage - de voltage and anode.
【０００６】この種の従来のグリッド１０はステンレス
部材を用いて穴を開けたい以外の部分にレジスト等のマ
スクで保護をして酸エッチャントの腐食液で等方性エッ
チングすることにより形成されていた。A conventional grid 10 of this type is formed by using a stainless steel member to protect portions other than those where holes are desired to be formed with a mask such as a resist and isotropically etching with an etchant of an acid etchant. .
【０００７】別のグリッド１０としてはセラミック部材
を用いてＮＣ機械などで規則正しい位置にドリルなどで
穴加工を施して形成されていた。Another grid 10 is formed by using a ceramic member and drilling holes at regular positions using an NC machine or the like with a drill or the like.
【０００８】また、シリコン基板をグリッドとして使用
する場合でも、通常使用される（１００）面方位などの
（１１０）以外の方位基板を異方性エッチングしても図
１１に示すように、表面に対して５４．７°をなす大き
な角度の傾斜をもった穴しか形成されないことから、開
口率を高くしようとすれば、薄膜にしなければならず異
方性エッチングのメリットを生かしたものとはならなか
った。Further, even when a silicon substrate is used as a grid, even if an anisotropic etching is performed on an orientation substrate other than (110) such as a normally used (100) orientation, as shown in FIG. On the other hand, since only holes having a large angle of inclination of 54.7 ° are formed, if an attempt is made to increase the aperture ratio, the aperture must be reduced to a thin film. Did not.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来ではい
ずれの場合も、開口率（グリッド全体の面積に対する穴
が占める面積比）の高い、しかも厚いグリッドを作製す
ることが困難であって、長寿命化を図ろうとしてグリッ
ドを厚くすれば、必然的にその開口率が小さいものしか
できなかった。That is, in any of the conventional cases, it is difficult to produce a thick grid with a high aperture ratio (the ratio of the area occupied by the holes to the entire grid area) and a long life. If the grid was made thicker in an attempt to achieve a higher resolution, it was inevitably possible to obtain only a smaller aperture ratio.
【００１０】その上に、そのグリッド形成に多大な時間
を要するために、大変高価なものになっていた。[0010] In addition, the formation of the grid requires a great deal of time, making it very expensive.
【００１１】すなわち、安価，高い開口率，しかも厚い
（長寿命）という３条件を同時に備えているグリッドが
存在しなかった。That is, there has been no grid which simultaneously has the three conditions of low cost, high aperture ratio, and thick (long life).
【００１２】さらに、ステンレス製のグリッドは、それ
をを用いると、それがイオンビ―ムによって叩かれるこ
とになって、試料にグリッド材の一部が付着するという
ことが起こり、半導体や光学膜の形成には重金属による
汚染の問題もあり、これが半導体製造分野では特に問題
であるために、使用できないという欠点があった。Further, when a stainless steel grid is used, the grid is hit by an ion beam, and a part of the grid material adheres to the sample. The formation also has the problem of contamination by heavy metals, which is particularly problematic in the semiconductor manufacturing field and has the drawback that it cannot be used.
【００１３】さらには、グリッドにビ―ムの引きだし方
向を強めるために、２枚のグリッドを使用しているが、
各グリッドの穴と穴を高精度に位置あわせをし、各グリ
ッドのギャップを数μｍから１ｍｍの範囲の最適な値に
しなければならないことから、従来の個々のグリッドの
重ねあわせ方式では、組み立て調整を要するだけでな
く、ギャップ及び位置あわせ精度が悪く効率良くイオン
を引き出すことができなかった。Further, two grids are used in order to strengthen the direction in which the beam is drawn out of the grid.
The holes of each grid must be aligned with high precision, and the gap of each grid must be an optimal value in the range of several μm to 1 mm. In addition to this, the gap and the positioning accuracy were poor and the ions could not be efficiently extracted.
【００１４】従って、イオンビ―ム引出し用のグリッド
に要求される条件としては、１）高温にさらされるため
に数１００℃でも強固であること，２）イオンビ―ムが
照射されるため、耐イオンビ―ムであること，３）イオ
ン密度を高くする（能率を高める）ために、多数の小孔
があり、しかも開口率が大きいこと，４）汚染が少ない
こと，５）印加できること，６）２枚グリッドでは位置
あわせ不要、ギャップ精度の大幅な改善、などが挙げら
れる。Therefore, the conditions required for the grid for drawing out the ion beam are as follows: 1) it must be strong even at several 100 ° C. because it is exposed to a high temperature; 2) it is irradiated with the ion beam. 3) In order to increase the ion density (improve efficiency), there are many small holes and the aperture ratio is large, 4) There is little contamination, 5) It can be applied, 6) 2 In the case of a single grid, alignment is unnecessary, and the gap accuracy is greatly improved.
【００１５】このうち、４）については、耐イオンビ―
ムが高ければ問題とはならないが、イオンによって摩耗
するグリッド材が試料に付着することから、特に、半導
体や光学材においては、重金属を含まない材料が望まし
い。[0015] Of these, regarding 4), ion-resistant bead
This is not a problem if the memory is high, but since the grid material worn by the ions adheres to the sample, a material containing no heavy metal is particularly desirable for semiconductors and optical materials.
【００１６】そこで、この発明は以上のような点に鑑み
てなされたもので、上述した従来の欠点を除去してこの
種のグリッドとして具備すべき上記１）乃至６）の要求
条件を満足し得るように極めて良好なるイオンビ―ム引
出し用グリッドを提供することを目的としている。Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and satisfies the above-mentioned requirements 1) to 6) which should be provided as a grid of this type by eliminating the above-mentioned conventional disadvantages. It is an object to provide a very good ion beam extraction grid to obtain.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
（１１０）方位面のシリコン基板上にＳｉＣｌ 4 、ＢＣ
ｌ 3 、ＧｅＣｌ 3 などのハロゲン化物が火災加水分解反
応して生じるスートガラス微粒子を堆積し、 その上に第
２の（１１０）方位面のシリコン基板を重ね合わせ、焼
結して前記第１および第２のシリコン基板の間にガラス
層を挟み込んで接着した構造を形成した後、 前記第１お
よび第２のシリコン基板に対しては（１１１）面が停止
面になるように異方性エッチングを施して多数個の貫通
穴を形成し、 その後前記ガラス層に貫通穴を形成してな
ることを特徴とするイオンビームプロセス装置のプラズ
マ引出し用グリッドが提供される。 According to the present invention, the first
SiCl 4 , BC on silicon substrate with (110) orientation
halides such as l 3 and GeCl 3
The soot glass particles is deposited which occurs in response, first on its
2) The (110) oriented silicon substrate is superimposed and fired.
Tying glass between the first and second silicon substrates
After forming the adhesive structure by sandwiching a layer, the first contact
(111) plane stops for the second silicon substrate
Apply anisotropic etching so that it becomes a surface
A hole is formed, and then a through hole is formed in the glass layer.
Of an ion beam process apparatus characterized by the following:
A drawer grid is provided.
【００１８】[0018]
【００１９】[0019]
【００２０】[0020]
【作用】以上のように、本発明のグリッドは、低コスト
で比較的容易に手に入る重金属を含まない（１１０）シ
リコン基板を異方性エッチングして形成するもので、２
枚グリッドについては、基板の接着を行った上で、異方
性エッチングを行うようにしている。As described above, the grid of the present invention is formed by anisotropically etching a (110) silicon substrate which does not contain heavy metals and which is relatively easily available at low cost.
With respect to a single grid, anisotropic etching is performed after bonding the substrates.
【００２１】すなわち、本発明によるグリッドは、シリ
コンの融点が１４００℃以上であることから耐熱性に問
題は全くない。That is, the grid according to the present invention has no problem in heat resistance since the melting point of silicon is 1400 ° C. or more.
【００２２】また、シリコンはカ―ボンには及ばないけ
れども、図３に示すように、アルゴンイオンでスパッタ
した（叩いた）ときエッチングされにくく、チタン（Ｔ
ｉ）などと同等でニッケル（Ｎｉ）、良く使用されるモ
リブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）などよりも２倍程
度の寿命が期待できる。Although silicon does not reach the level of carbon, as shown in FIG. 3, when silicon is sputtered (strapped) with argon ions, it is hardly etched and titanium (T
As compared with i) and the like, the service life can be expected to be about twice as long as nickel (Ni), molybdenum (Mo), and cobalt (Co) which are often used.
【００２３】この図３のＺは原子数を示している。Z in FIG. 3 indicates the number of atoms.
【００２４】もちろん、シリコンは従来しばしば使用さ
れていたステンレスよりも遥かに寿命の点でも優れてい
る。Of course, silicon has a much longer life than stainless steel that has been often used in the past.
【００２５】さらに、（１１０）シリコン基板の異方性
エッチングでグリッドを形成するために、４隅に丸みの
ない平行四辺形の穴が表面に対し垂直に、いわゆるサイ
ドエッチングの少ない穴が形成されるために、高い開口
率が得られる。Further, in order to form a grid by anisotropic etching of the (110) silicon substrate, parallelogram-shaped holes without roundness are formed at four corners perpendicular to the surface, so-called holes with less side etching are formed. Therefore, a high aperture ratio can be obtained.
【００２６】もちろん、グリッド自体がＬＳＩに使用さ
れるシリコンそのものであるために汚染の心配はない。Of course, there is no concern about contamination since the grid itself is silicon itself used for LSI.
【００２７】しかも、本発明によるグリッドは、上記
１）乃至５）の要求条件を全て満足する上に、印刷技術
とウエットエッチングにより、大量生産可能であり、ま
た、シリコンを使用しているために、高純度のものが比
較的安価に手に入ることは大きな長所である。Moreover, the grid according to the present invention satisfies all of the above requirements 1) to 5), can be mass-produced by printing technology and wet etching, and uses silicon. It is a great advantage that high-purity products can be obtained relatively inexpensively.
【００２８】また、グリッドにはビ―ムに方向を持たせ
るために２枚グリッドを用いたりすることがある。In some cases, a two-grid is used as the grid to give the beam a direction.
【００２９】従来の２枚グリッドは個々に作製した１枚
グリッドの穴と穴がきっちりと合うように位置合わせを
して使用していたが、この位置合わせ精度の劣化がその
開口率を低減していた。The conventional two grids are used by aligning the holes of the individually manufactured single grid so that the holes are exactly aligned with each other. However, the deterioration of the positioning accuracy reduces the aperture ratio. I was
【００３０】しかるに、本発明では穴形成前に２枚のグ
リッドの素材を位置合わせして接着した後に印刷技術に
より、マスクパタ―ンを作製することから、２枚のグリ
ッドの穴の位置誤差が極端に少ないため位置合わせによ
る開口率の低減はほとんど無視できる。However, according to the present invention, a mask pattern is formed by printing technology after positioning and bonding the two grid materials before forming the holes, so that the positional error between the holes of the two grids is extremely large. Therefore, the reduction in the aperture ratio due to the alignment can be almost ignored.
【００３１】しかも、両者グリッドのギャップがその接
着材の厚みで決定されることから、どの面においても一
定であるという利点もある。In addition, since the gap between the two grids is determined by the thickness of the adhesive, there is an advantage that the gap is constant on any surface.
【００３２】[0032]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３３】（基本例） 図１及び図２は、本発明の基本例によるシングルグリッ
ドの製造工程を示したものである。(Basic Example) FIGS. 1 and 2 show a manufacturing process of a single grid according to a basic example of the present invention .
【００３４】図１（ａ），（ｂ）は図１（ｃ）に示すシ
リコン基板１を得るための、シリコンウエハの（１１
０）面及び＜１１１＞方向とグリッド形成部を示してい
る。FIGS. 1A and 1B show (11) of a silicon wafer for obtaining the silicon substrate 1 shown in FIG.
0) plane, <111> direction, and grid forming part.
【００３５】図１及び図２中、１は（１１０）単結晶シ
リコン基板，２は酸化膜ＳｉＯ2 や窒化シリコン膜Ｓｉ
3 Ｎ4 などのエッチングのマスク，３はフォトレジス
ト，４はカ―ボン膜である。1 and 2, 1 is a (110) single crystal silicon substrate, 2 is an oxide film SiO 2 or a silicon nitride film Si.
Etching mask such as 3 N 4, 3 photoresist, 4 months - a carbon film.
【００３６】先ず、図１（ｃ）に示すように、約０．５
ｍｍ厚さの（１１０）面方位（数度傾斜していても本質
的に問題がない），比抵抗０．０１Ωｃｍの単結晶シリ
コン基板１を熱酸化して約３μｍの酸化膜ＳｉＯ2 ２を
両面に形成する。First, as shown in FIG.
A single crystal silicon substrate 1 having a (110) plane orientation having a thickness of mm (even if tilted by several degrees is essentially no problem) and a specific resistance of 0.01 Ωcm is thermally oxidized to form an oxide film SiO 2 2 of about 3 μm. Form on both sides.
【００３７】その後、図２（ａ）に示すように、＜１１
０＞方位の格子状フォトレジストパタ―ン３をフォトリ
ソグラフィ（印刷技術）で両面あるいは片面に作製す
る。Thereafter, as shown in FIG.
A lattice-shaped photoresist pattern 3 having a 0> orientation is formed on both sides or one side by photolithography (printing technique).
【００３８】その後、弗酸に浸漬してレジストパタ―ン
のない部分の酸化膜ＳｉＯ2 を除去する。[0038] Then, by immersion in hydrofluoric acid resist pattern - to remove the oxide film of SiO 2 portion without emissions.
【００３９】その後、レジストを溶剤で除去すると、図
２（ｂ）に示すように、酸化膜ＳｉＯ2 の窓あけが完了
する。After that, when the resist is removed with a solvent, as shown in FIG. 2B, the opening of the oxide film SiO 2 is completed.
【００４０】次に、図２（ｃ）に示すように、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）溶液による異方性エッチングを行うこ
とにより、（１１０）面と（１１１）面のエッチレ―ト
比が９０〜２００にもなるために、（１１１）面がほと
んどエッチングされず、平行四辺形の４隅が尖った厚み
方向に垂直の貫通穴が形成される。Next, as shown in FIG. 2C, by performing anisotropic etching with a potassium hydroxide (KOH) solution, the etch rate ratio between the (110) plane and the (111) plane is 90 to 90%. Since it is 200, the (111) plane is hardly etched, and a through-hole perpendicular to the thickness direction with four sharp corners of the parallelogram is formed.
【００４１】この場合、レジストパタ―ン３を両面に形
成するか、片面に形成するかは本質的ではないが、両面
パタ―ンニングをする場合、両面からエッチングされる
ため、マスクとして使用する酸化膜厚さは半分の厚さの
１．５μｍで充分である。In this case, it is not essential whether the resist pattern 3 is formed on both sides or on one side. However, when performing double-sided patterning, since the etching is performed from both sides, an oxide film used as a mask is used. A half thickness of 1.5 μm is sufficient.
【００４２】これによって、エッチング時間の短縮化が
図れるため、よりサイドエッチング量の少ない良好な形
状が得られる。As a result, since the etching time can be shortened, a good shape with a smaller amount of side etching can be obtained.
【００４３】尚、本基本例では異方性エッチング液とし
て、手ごろでみじかなＫＯＨを利用したが、このＫＯＨ
以外に炭酸カリウム（Ｋ2 Ｃｏ3 ）、ジエチレントリア
ミン（（ＮＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 ）2 ＮＨ）、トリエチレン
テトラミン（（ＣＨ2 ＮＨＣＨ2 ＣＨ2 ＮＨ2 ）2 ）、
モノエタノ一ルアミン（ＮＨ2 （ＣＨ2 ）2 ０Ｈ））な
どのエッチャントを用いてもよい。Incidentally, in this basic example, KOH which is reasonably easy to use is used as the anisotropic etching solution.
Besides, potassium carbonate (K 2 Co 3 ), diethylene triamine ((NH 2 CH 2 CH 2 ) 2 NH), triethylene tetramine ((CH 2 NHCH 2 CH 2 NH 2 ) 2 ),
An etchant such as monoethanolamine (NH 2 (CH 2 ) 20 H) may be used.
【００４４】不純物が問題にならない場合で、より一層
高寿命化が要求される場合、図３に示されるようにカ―
ボンが最も耐イオンビ―ム照射に強いことから、図２
（ｄ）に示すようにＣＶＤなどでシリコングリッドにカ
―ボン膜４をコ―ティングすることもできる。In the case where the impurity is not a problem and a longer life is required, as shown in FIG.
Fig. 2 shows that Bonn is the most resistant to ion beam irradiation.
As shown in (d), the carbon film 4 can be coated on the silicon grid by CVD or the like.
【００４５】尚、本基本例では比抵抗が約０．０１Ωｃ
ｍの基板を使用したが、通常使用されている比抵抗０．
００１〜１００Ωｃｍの範囲で同じことが実現でき、比
抵抗を限定することは本質的ではない。In this basic example, the specific resistance is about 0.01 Ωc.
Although a substrate with a specific resistance of 0.1 m was used.
The same can be realized in the range of 001 to 100 Ωcm, and it is not essential to limit the specific resistance.
【００４６】従来から使用されるステンレスグリッドと
本発明によるシリコングリッドとの比較のために、図４
及び図５（ａ），（ｂ）に示すマスクパタ―ンでステン
レスグリッド及びシリコングリッドを作製した。FIG. 4 shows a comparison between the conventionally used stainless steel grid and the silicon grid according to the present invention.
A stainless steel grid and a silicon grid were manufactured using the mask patterns shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
【００４７】このマスクで理論開口率は約７３％である
が、ステンレスの場合、実際は約６０％程度に低下した
が、本発明のシリコングリッドの場合、７２％以上の開
口率が得られた。The theoretical aperture ratio of this mask is about 73%, but in the case of stainless steel, it is actually reduced to about 60%, but in the case of the silicon grid of the present invention, an aperture ratio of 72% or more was obtained.
【００４８】同一開口率を得るためには、ステンレスの
場合、０．２ｍｍ厚さが限界であったが、（１１０）シ
リコン基板を用いて異方性エッチングによりで形成する
グリッドでは０．５ｍｍ厚さまでにすることができる。In order to obtain the same aperture ratio, in the case of stainless steel, the thickness was limited to 0.2 mm, but in the grid formed by anisotropic etching using a (110) silicon substrate, the thickness was 0.5 mm. You can do it.
【００４９】図１０に示すイオンビ―ムプロセス装置を
使用してＳｉ−Ｏ−Ｎのガラス堆積することにより、両
者を比較するために、加速電圧をＶa ＝６００Ｖで使用
すると、両者とも同じイオン電流を得ることができた
が、ステンレスグリッドの寿命が６時間であるのに対し
て、シリコングリッドの寿命は４０時間以上にも及ぶも
のとなった。The ion beam is shown in FIG. 10 - By using the beam processing apparatus to a glass deposition of Si-O-N, in order to compare the two, using accelerating voltage V a = 600V, both are the same ions Although a current could be obtained, the life of the silicon grid was as long as 40 hours or more, while the life of the stainless steel grid was 6 hours.
【００５０】また、グリッドによる汚染を調べるため
に、図１０に示すイオンビ―ムプロセス装置のタ―ゲッ
ト１８のところに、試料をおいてその試料に付着する物
質の分析を行った。Further, in order to examine the contamination by the grid, a sample was placed at the target 18 of the ion beam process apparatus shown in FIG. 10 and the substance adhering to the sample was analyzed.
【００５１】この場合、シリコングリッドを用いた場合
では、光学膜の特性を大きく変える重金属が試料から検
出されずに、良好な特性であったが、ステンレスグリッ
ドを用いた場合では図６に示すように重金属の鉄（Ｆ
ｅ）が数％〜１０数％も検出され相当汚染されているこ
とが分かった。In this case, when the silicon grid was used, the heavy metal, which significantly changes the characteristics of the optical film, was not detected from the sample, and the characteristics were excellent. However, when the stainless steel grid was used, as shown in FIG. Heavy metal iron (F
e) was detected from several% to several tens%, indicating that the sample was considerably contaminated.
【００５２】このような汚染は、半導体製造において
は、重金属による電気特性の劣化，光学膜形成において
は屈曲率を変える要因になる。Such contamination causes deterioration of electrical characteristics due to heavy metals in semiconductor manufacturing and changes the bending rate in optical film formation.
【００５３】以上の結果から、本発明によるシリコング
リッドは十分に厚く、開口率の高い、しかも、重金属の
汚染が全くないことから、特に、光学膜，半導体製造で
有効といえると共に、長時間堆積するようなプロセスの
場合には寿命が長いことが有効に作用する。From the above results, it can be said that the silicon grid according to the present invention is sufficiently thick, has a high aperture ratio, and is free from heavy metal contamination. In the case of such a process, a long life is effective.
【００５４】（一実施例） 図７及び図８は、本発明の一実施例による２枚（ダブ
ル）グリッドの製造工程を示したもので、図９は図７及
び図８における基板の接着工程の１例を詳細に示したも
のである。( Embodiment ) FIGS. 7 and 8 show a manufacturing process of a double (double) grid according to an embodiment of the present invention , and FIG. 9 shows a process of bonding substrates in FIGS. Is shown in detail.
【００５５】図７乃至図９中、１及び１′は（１１０）
単結晶シリコン基板，５はガラスあるいは無機接着材で
接着した基板，６はガラスあるいは無機接着材であり、
７はス―トガラス微粒子である。7 to 9, 1 and 1 'are (110)
A single crystal silicon substrate, 5 is a substrate bonded with glass or an inorganic adhesive, 6 is a glass or inorganic adhesive,
7 is soot glass fine particles.
【００５６】先ず、図７（ａ）に示すシリコンウエハか
ら図７（ｂ），（ｃ）に示すような、２枚の（１１０）
シリコン基板１及び１′を用意し、片方のシリコン基板
１に図９（ａ）に示すような火炎加水分解反応で生じる
ス―トガラス微粒子７を堆積し、次に図９（ｂ）に示す
ようにもう片方のシリコン基板１′を位置決めして重ね
合わせス―トを挟んだサンドウイッチ構造を作製し、こ
れを高温で熱処理（焼結）すると、ス―トガラス微粒子
７が透明のガラスになると同時に、両者基板が強固に接
着され、厚膜ガラスを挟み込んだ基板５が形成される。First, from the silicon wafer shown in FIG. 7A, two (110) wafers as shown in FIGS.
Silicon substrates 1 and 1 'are prepared, and soot glass fine particles 7 generated by a flame hydrolysis reaction as shown in FIG. 9 (a) are deposited on one of the silicon substrates 1, and then as shown in FIG. 9 (b). Then, the other silicon substrate 1 'is positioned to form a sandwich structure sandwiching an overlapping soot, and this is heat-treated (sintered) at a high temperature, so that the soot glass particles 7 become transparent glass. Then, the two substrates are firmly bonded to each other, and the substrate 5 sandwiching the thick film glass is formed.
【００５７】このような製造工程によると、接着材ガラ
ス６を１０μｍ以上（上限は数ｍｍ）と厚膜の堆積がで
きる。According to such a manufacturing process, it is possible to deposit a thick film of the adhesive glass 6 having a thickness of 10 μm or more (the upper limit is several mm).
【００５８】すなわち、２枚のグリッドの最適な数１０
μｍから１ｍｍのギャップ量をガラスの厚さで調整でき
るわけである。That is, the optimal number 10 of the two grids
That is, the gap amount from μm to 1 mm can be adjusted by the thickness of the glass.
【００５９】通常、厚膜のガラスを堆積すると熱膨張率
の大きな差によって冷却時に亀裂が生じるが、この場合
ス―トガラス微粒子７の主成分ＳｉＣｌ4 以外の例え
ば、ＢＣｌ3 ，ＧｅＣｌ4 などのハロゲン化物を原料に
加えることによって自由に熱膨張率を調整できることか
ら、いかなるギャップも可能である。Halogen of sharpened particles 7 other than the main component SiCl 4 such as BCl 3, GeCl 4 - [0059] Normally, when depositing the glass in the thick film by the large difference in coefficient of thermal expansion cracks during cooling, in this case scan Any gap is possible since the coefficient of thermal expansion can be freely adjusted by adding a compound to the raw material.
【００６０】また、大気中で堆積でき堆積速度の大きい
ために低コスト化が実現できる。Further, since the deposition can be performed in the atmosphere and the deposition rate is high, the cost can be reduced.
【００６１】以上のような張り合わせ後の工程は基本例
と同様の製造工程により、図８（ａ）乃至（ｄ）に示す
ように両面から異方性エッチングしてシリコン基板に垂
直性の高い貫通穴をつくることができる。The steps after bonding as described above are the same manufacturing steps as in the basic example, and are anisotropically etched from both sides as shown in FIGS. Highly efficient through holes can be created.
【００６２】両基板に挟まれた接着材ガラス６は、その
後弗酸に浸漬することにより、容易に、シリコン基板中
に多数の貫通穴を形成することができる。The adhesive glass 6 sandwiched between the two substrates can be easily immersed in hydrofluoric acid to easily form a large number of through holes in the silicon substrate.
【００６３】この実施例によると、均一な厚膜ガラス
（例えば、６０μｍ厚さのガラスに対して±１μｍ程度
の誤差）で２枚のシリコン基板を接着することが容易に
できるために、２枚のグリッド間に均一なギャップを実
現できる。According to this embodiment, two silicon substrates can be easily bonded with a uniform thick glass (for example, an error of about ± 1 μm with respect to a glass having a thickness of 60 μm). Uniform gaps between the grids can be realized.
【００６４】[0064]
【発明の効果】従って、以上詳述したように本発明によ
れば、従来の欠点を除去してこの種のグリッドとして具
備すべき全ての必要条件を満足するようにした極めて良
好なるイオンビ―ム引出し用グリッドを提供することが
できる。Thus, as described in detail above, according to the present invention, a very good ion beam which eliminates the disadvantages of the prior art and satisfies all the requirements to be provided for such a grid. A drawer grid can be provided.
【図１】本発明の基本例によるシングルグリッドの製造
工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a single grid according to a basic example of the present invention.
【図２】同じく基本例の製造工程を示す図である。FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the basic example .
【図３】スパッタしやすさを示す指標図である。FIG. 3 is an index diagram showing the ease of sputtering.
【図４】基本例と従来の比較のために用いるマスクパタ
ーンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a mask pattern used for comparison between a basic example and a conventional example .
【図５】同じくマスクパターンのメッシュ形状を示す図
である。FIG. 5 is a view showing a mesh shape of a mask pattern.
【図６】ステンレスグリッドを用いたときの試料の汚染
を示す実測図である。FIG. 6 is an actual measurement diagram showing contamination of a sample when a stainless steel grid is used.
【図７】本発明の一実施例によるダブルグリッドの製造
工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing process of a double grid according to an embodiment of the present invention.
【図８】同じく一実施例の製造工程を示す図である。FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the embodiment .
【図９】一実施例における接着工程の具体例を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing a specific example of a bonding step in one embodiment .
【図１０】グリッドを用いるイオンビームプロセス装置
の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of an ion beam processing apparatus using a grid.
【図１１】従来のグリッドの製造に用いられる（１０
０）面方位の異方性エッチング形状を示す図である。FIG. 11 shows a conventional grid (10
FIG. 11 is a diagram showing an anisotropic etching shape of a plane orientation.
１…（１００）車結晶シリコン基板、 １′…（１１０）単結晶シリコン基板、 ２…酸化膜ＳｉＯ2 や窒化シリコン膜Ｓｉ3 Ｎ4 などの
エッチングのマスク、 ３…フォトレジスト、 ４…カーボン膜、 ５…ガラスあるいは無機接着材で接着した基板、 ６…接着材ガラス、 ７…スートガラス微粒子。1 ... (100) auto-crystal silicon substrate, 1 '... (110) single crystal silicon substrate, 2 ... oxide film SiO 2 and the etching mask such as a silicon nitride film Si 3 N 4, 3 ... photoresist, 4 ... carbon film 5, a substrate bonded with glass or an inorganic adhesive, 6: an adhesive glass, 7: soot glass fine particles.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−246546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-60-246546 (JP, A) JP-A-60-243955 (JP, A) JP-A-62-124511 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 27/00-27/26 H01J 37/08
Claims (1)
上にＳｉＣｌ 4 、ＢＣｌ 3 、ＧｅＣｌ 3 などのハロゲン
化物が火災加水分解反応して生じるスートガラス微粒子
を堆積し、 その上に第２の（１１０）方位面のシリコン基板を重ね
合わせ、焼結して前記第１および第２のシリコン基板の
間にガラス層を挟み込んで接着した構造を形成した後、 前記第１および第２のシリコン基板に対しては（１１
１）面が停止面になるように異方性エッチングを施して
多数個の貫通穴を形成し、 その後前記ガラス層に貫通穴を形成してなることを特徴
とするイオンビームプロセス装置のプラズマ引出し用グ
リッド。 1. A silicon substrate having a first (110) orientation plane
Halogen such as SiCl 4 , BCl 3 , GeCl 3
Soot glass fine particles generated by fire hydrolysis reaction of chloride
Is deposited, and a second (110) oriented silicon substrate is stacked thereon.
And sintering the first and second silicon substrates.
After forming a structure in which a glass layer is sandwiched between and bonded to the first and second silicon substrates, (11)
1) Perform anisotropic etching so that the surface becomes the stop surface
Forming a large number of through holes and then forming through holes in the glass layer.
For extracting plasma from ion beam process equipment
Lid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05002817A JP3109309B2 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Grid for plasma extraction of ion beam process equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05002817A JP3109309B2 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Grid for plasma extraction of ion beam process equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208837A JPH06208837A (en) | 1994-07-26 |
| JP3109309B2 true JP3109309B2 (en) | 2000-11-13 |
Family
ID=11539966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05002817A Expired - Fee Related JP3109309B2 (en) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Grid for plasma extraction of ion beam process equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109309B2 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020092482A (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | 염근영 | Ion flux improved ion beam source |
| US7825591B2 (en) | 2006-02-15 | 2010-11-02 | Panasonic Corporation | Mesh structure and field-emission electron source apparatus using the same |
| US9837254B2 (en) | 2014-08-12 | 2017-12-05 | Lam Research Corporation | Differentially pumped reactive gas injector |
| US10825652B2 (en) | 2014-08-29 | 2020-11-03 | Lam Research Corporation | Ion beam etch without need for wafer tilt or rotation |
| US9406535B2 (en) | 2014-08-29 | 2016-08-02 | Lam Research Corporation | Ion injector and lens system for ion beam milling |
| US9536748B2 (en) | 2014-10-21 | 2017-01-03 | Lam Research Corporation | Use of ion beam etching to generate gate-all-around structure |
| US9779955B2 (en) | 2016-02-25 | 2017-10-03 | Lam Research Corporation | Ion beam etching utilizing cryogenic wafer temperatures |
| US10847374B2 (en) | 2017-10-31 | 2020-11-24 | Lam Research Corporation | Method for etching features in a stack |
| US10361092B1 (en) | 2018-02-23 | 2019-07-23 | Lam Research Corporation | Etching features using metal passivation |
| KR102125063B1 (en) * | 2019-02-22 | 2020-06-19 | 박흥균 | Grid apparatus having a beam control function in semiconductor processing system and semiconductor thin film processing method using the same |
| US12029133B2 (en) | 2019-02-28 | 2024-07-02 | Lam Research Corporation | Ion beam etching with sidewall cleaning |
-
1993
- 1993-01-11 JP JP05002817A patent/JP3109309B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06208837A (en) | 1994-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3109309B2 (en) | Grid for plasma extraction of ion beam process equipment | |
| CA1122256A (en) | Bonded cathode and electrode structure with layered insulation, and method of manufacture | |
| US4551192A (en) | Electrostatic or vacuum pinchuck formed with microcircuit lithography | |
| KR20100130450A (en) | Mathod of preparing thin film battery minimizing use of shadow mask | |
| CN104393346A (en) | Lithium microbattery fabrication method | |
| EP1223607A1 (en) | Substrate for transfer mask, transfer mask, and method of manufacture thereof | |
| KR930001889B1 (en) | Ion beam exposure mask | |
| JPH05216216A (en) | Formation of stencil mask | |
| JP2002508583A (en) | Method of manufacturing a wide range membrane mask | |
| CN102751179A (en) | Method for preparing graphene devices | |
| JP3226250B2 (en) | Transfer mask | |
| US7232631B2 (en) | Mask for charged particle beam exposure, and method of forming the same | |
| JP3809754B2 (en) | Method for manufacturing transfer mask | |
| JPS5827655B2 (en) | Manufacturing method of aperture diaphragm | |
| JP2970174B2 (en) | Stencil mask processing method | |
| JPH11236686A (en) | Dry etching method and production of x-ray mask | |
| JP2561511B2 (en) | Mask blanks | |
| JPH0562888A (en) | X-ray mask and transferring method for pattern using the same | |
| JP4207272B2 (en) | Aperture for electron beam drawing | |
| JPS61101027A (en) | Reference mark for electron beam drawing device | |
| JPS60120526A (en) | Formation of minute pattern | |
| JPH0541152A (en) | Manufacture of electric field emission cathode | |
| JP2932707B2 (en) | Stencil mask forming method | |
| CN117303303A (en) | MEMS semiconductor chip and preparation method thereof | |
| JP2003068624A (en) | Transfer mask for electron beam lithography allowing writing of high-accuracy circuit pattern |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |