JP3331542B2 - Surface treatment apparatus and method - Google Patents

Surface treatment apparatus and method

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JP3331542B2
JP3331542B2 JP18174493A JP18174493A JP3331542B2 JP 3331542 B2 JP3331542 B2 JP 3331542B2 JP 18174493 A JP18174493 A JP 18174493A JP 18174493 A JP18174493 A JP 18174493A JP 3331542 B2 JP3331542 B2 JP 3331542B2
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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、表面処理装置、特に被
処理体に対してダメージを与えることなく高精度にエッ
チング等の表面処理を行うことができる表面処理装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment apparatus and, more particularly, to a surface treatment apparatus capable of performing a surface treatment such as etching with high accuracy without damaging a workpiece.

【0002】[0002]

【従来の技術】表面処理装置の1つに、中性ビームをエ
ッチャントするドライエッチング装置がある。
2. Description of the Related Art As one of surface treatment apparatuses, there is a dry etching apparatus for etching a neutral beam.

【0003】このドライエッチング装置としては、例え
ば特開昭62−259443に、図30に示すような、
直流放電や高周波放電によってイオン源150で発生さ
せたプラズマから引出電極152によって希ガスの正イ
オンビームを真空槽154に引出し、該真空槽154に
おいて引出された希ガスイオンと同種の元素からなる中
性の希ガスとの間の共鳴電荷交換反応によってイオンビ
ームを中性ビーム(以下、中性粒子ビームともいう)に
変換し、該中性ビームを被処理基板S上に照射すること
により、該被処理基板Sのエッチングを行うものが開示
されている。
[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-259443 discloses a dry etching apparatus as shown in FIG.
A positive ion beam of a rare gas is extracted from the plasma generated by the ion source 150 by the DC discharge or the high-frequency discharge into the vacuum chamber 154 by the extraction electrode 152, and a rare gas ion of the same type as the rare gas ion extracted in the vacuum chamber 154 is formed. By converting the ion beam into a neutral beam (hereinafter also referred to as a neutral particle beam) by a resonance charge exchange reaction with a neutral rare gas, and irradiating the neutral beam onto the substrate S to be processed, An apparatus for etching a substrate S to be processed is disclosed.

【0004】上記エッチング装置では、偏向電極158
が配設されており、電荷交換反応によって生成したイオ
ンやプラズマ源から引出されたままのイオンが該偏向電
極158によって偏向されて被処理基板Sに到達しない
ようになされている。なお、図中156はターボ分子ポ
ンプである。
In the above etching apparatus, the deflection electrode 158
Is provided, so that ions generated by the charge exchange reaction and ions extracted from the plasma source are deflected by the deflection electrode 158 so as not to reach the substrate S to be processed. In the figure, reference numeral 156 denotes a turbo molecular pump.

【0005】又、その他のエッチング装置の例として
は、特開平1−120826に、図31に示すような、
マイクロ波発振器160から導波管162を介して入力
されるマイクロ波により放電管164内で発生させたプ
ラズマから、電子付着反応によって生成した負のイオン
を真空槽166にビーム状に引出し、その負のイオンビ
ームを電荷交換反応によって中性ビームに変換し、該中
性ビームをグリッド電極168を通して被処理基板Sに
照射することにより該被処理基板Sのエッチングを行う
ものが開示されている。なお、図中、170は排気ポン
プである。
As another example of an etching apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-120826 discloses a method as shown in FIG.
From the plasma generated in the discharge tube 164 by the microwave input from the microwave oscillator 160 via the waveguide 162, negative ions generated by the electron attachment reaction are extracted into a vacuum chamber 166 in a beam form from the plasma generated in the discharge tube 164. Is converted into a neutral beam by a charge exchange reaction, and the substrate S is etched by irradiating the neutral beam onto the substrate S through the grid electrode 168. In the figure, reference numeral 170 denotes an exhaust pump.

【0006】このエッチング装置では、被処理基板Sに
電子とイオンを到達させないために、偏向磁石とイオン
反発電極(グリッド電極)168を被処理基板Sの前方
にそれぞれ設けている。
In this etching apparatus, a deflection magnet and an ion repelling electrode (grid electrode) 168 are provided in front of the substrate S to prevent electrons and ions from reaching the substrate S.

【0007】上記公報に開示されているエッチング装置
を始めとする表面処理装置には、被処理体の表面を一様
に処理するという要請が本来的に存在する。
[0007] In a surface treatment apparatus such as the etching apparatus disclosed in the above-mentioned publication, there is an inherent need to uniformly treat the surface of a workpiece.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示されているいずれのエッチング装置において
も、プラズマから引出されたイオンビームが、真空槽内
を輸送される間にそのビーム内荷電粒子間のクーロン反
発により発散されるため、該イオンビームが中性に変換
されて生成する中性粒子ビームも発散状態となる。その
結果、上記中性粒子ビームの発散の程度によっては該ビ
ームを被処理基板に到達させても、該被処理基板に対す
る一様処理も高異方性加工も不可能となり、従って微細
なパターンを高精度にエッチングすることは不可能とな
る。
However, in any of the etching apparatuses disclosed in the above-mentioned publications, the ion beam extracted from the plasma is transported in the vacuum chamber while the ion beam is charged between the charged particles in the beam. Since the ion beam is diverged by the Coulomb repulsion, the neutral beam generated by converting the ion beam into neutral is also in a divergent state. As a result, depending on the degree of divergence of the neutral particle beam, even if the beam reaches the substrate to be processed, neither uniform processing nor highly anisotropic processing can be performed on the substrate to be processed. It becomes impossible to perform etching with high precision.

【0009】特に、上記イオンビームの発散は、輸送距
離が長いほど、ビームフラックスを増すほど、又はビー
ムエネルギを小さくするほど大きくなる。
In particular, the divergence of the ion beam increases as the transport distance increases, as the beam flux increases, or as the beam energy decreases.

【0010】一方、電荷交換反応や電子付着反応のいず
れの反応で中性粒子ビームを生成させる場合であって
も、互いに反応する粒子間の相対速度が小さいほど反応
効率が高く、又、エッチャントが被処理基板へ衝突して
生じるエッチングダメージを少なくするためには、イオ
ンビームの並進運動エネルギ(以下、単にエネルギとも
いう)はできるだけ小さい方が良い。
On the other hand, regardless of whether a neutral beam is generated by a charge exchange reaction or an electron attachment reaction, the reaction efficiency increases as the relative velocity between the particles reacting with each other decreases, and the etchant increases. In order to reduce etching damage caused by collision with the substrate to be processed, the translational kinetic energy of the ion beam (hereinafter, simply referred to as energy) is preferably as small as possible.

【0011】以上のことから、前記従来のエッチング装
置によっては、低エネルギ且つ高フラックスの中性粒子
ビームを生成させることと、一様な高異方性加工を達成
することとは相反する関係にあり、両方を同時に満すこ
とは不可能であるという問題があった。
As described above, in the above-described conventional etching apparatus, the generation of a neutral particle beam with low energy and high flux is incompatible with achieving uniform high anisotropic processing. There was a problem that it was impossible to satisfy both at the same time.

【0012】又、上記の如く、イオンビームは輸送中に
必ず発散するため、原理的には発散した中性ビームしか
得られないが、特に、前記図30に示すエッチング装置
のように、イオンビームを偏向電極158のみで除く場
合には、電荷交換反応で生じた中性粒子は電荷交換時に
イオンビームが有していた運動方向をそのまま引継ぐた
め、イオンビームの輸送中に、被処理体Sに対して垂直
でない運動方向を有していたイオンが中性粒子に変換さ
れると、該被処理体Sに対して非垂直に到達するため、
高精度で微細なパターンのエッチングが不可能であると
共に、被処理体Sの面方向に処理が不均一となりムラが
生じる恐れがある。従って、高精度で微細なエッチング
加工を行うためには、被処理体Sに到達する中性ビーム
の方向を何等かの手段で等しく揃える必要がある。
As described above, since the ion beam always diverges during transportation, only a diverged neutral beam can be obtained in principle. In particular, as shown in the etching apparatus shown in FIG. Is removed only by the deflection electrode 158, the neutral particles generated by the charge exchange reaction take over the movement direction of the ion beam at the time of charge exchange as it is. When ions having a movement direction that is not perpendicular to the ions are converted into neutral particles, the ions arrive non-perpendicularly to the object S,
It is impossible to etch a fine pattern with high accuracy, and the processing may be uneven in the surface direction of the processing target S, which may cause unevenness. Therefore, in order to perform fine etching processing with high accuracy, it is necessary to equalize the directions of the neutral beams reaching the workpiece S by some means.

【0013】前記図31に示した表面処理装置では、被
処理体(基板)Sの前方にメッシュ状のイオン反発電極
(メッシュ電極ともいう)168が複数枚配設されてい
るため、各メッシュ電極に形成されている微小孔の位置
を各電極間でほぼ一致させ、上記イオン反発電極168
をコリメータとすることにより、該イオン反発電極16
8を通過する中性ビームの方向をある程度制限すること
が可能となるため、被処理体Sに対してかなり高精度で
微細なエッチングを行うことが可能となる。
In the surface treatment apparatus shown in FIG. 31, a plurality of mesh-like ion repulsion electrodes (also referred to as mesh electrodes) 168 are provided in front of the object to be processed (substrate) S. The positions of the micropores formed in the electrodes are substantially matched between the electrodes, and
Is a collimator, so that the ion repulsion electrode 16
Since it is possible to restrict the direction of the neutral beam passing through 8 to some extent, it is possible to perform fine etching with extremely high precision on the processing target S.

【0014】ところが、上記のような複数のメッシュ電
極からなるコリメータ(イオン反発電極)168を用い
ると、中性ビームは、コリメータの微小孔を通り抜ける
ことができるが、その周囲部分で遮断されるため、該周
囲部分に対応する被処理体Sの表面は中性ビームがほと
んど到達しない影になってしまう。
However, when the collimator (ion repulsion electrode) 168 composed of a plurality of mesh electrodes as described above is used, a neutral beam can pass through the minute hole of the collimator, but is blocked at a peripheral portion thereof. On the other hand, the surface of the object S corresponding to the peripheral portion becomes a shadow to which the neutral beam hardly reaches.

【0015】従って、上記表面処理装置で、イオン反発
電極168をコリメータとして機能させてエッチングを
行うと、かなり高精度な微細加工が可能となるものの、
被処理体Sにコリメータの微小孔パターンが転写され、
それがエッチングの加工ムラとなるため、一様な処理が
できないという問題があった。この加工ムラは、上記コ
リメータの透過率をいくら上昇させても解消することは
できず、又、中性ビームの方向が揃っている場合にはイ
オン反発電極が1枚の場合でも生じる。
Therefore, when etching is performed by using the ion repelling electrode 168 as a collimator in the above-described surface treatment apparatus, fine processing can be performed with extremely high precision.
The microhole pattern of the collimator is transferred to the object S,
There is a problem that uniform processing cannot be performed since this causes unevenness in etching. This processing unevenness cannot be eliminated even if the transmittance of the collimator is increased no matter how much, and when the direction of the neutral beam is uniform, it occurs even when the number of ion repulsion electrodes is one.

【0016】更に、前記図30、図31に示した、中性
ビームをイオン偏向電極158又はイオン反発電極16
8を通して被処理体Sに照射する表面処理装置では、次
の処理を行うために被処理体Sを交換する場合、処理毎
に中性ビームの照射を停止して該被処理体Sを交換する
必要がある。被処理体Sに対する中性ビームの照射を停
止するためには、イオンビームを停止させればよく、こ
のイオンビームを停止する方法としては、(1)イオン
ビームの源であるプラズマの発生を停止する方法、
(2)イオン引出電極152への電圧の印加を停止する
方法、又は(3)イオンビーム輸送途中にイオンビーム
を遮閉するシャッタを配設する方法がある。
Further, the neutral beam is applied to the ion deflection electrode 158 or the ion repulsion electrode 16 shown in FIGS.
In the surface treatment apparatus that irradiates the object S through 8, when exchanging the object S for performing the next process, the irradiation of the neutral beam is stopped for each process and the object S is exchanged. There is a need. In order to stop the irradiation of the neutral beam to the object S, the ion beam may be stopped. The method of stopping the ion beam is as follows. (1) Stop the generation of the plasma which is the source of the ion beam how to,
There are (2) a method of stopping the application of the voltage to the ion extraction electrode 152, and (3) a method of providing a shutter for blocking the ion beam during the transport of the ion beam.

【0017】ところが、(1)のプラズマの発生を停止
する方法は、プラズマを発生させるための電源と、発生
したプラズマとのマッチングを処理毎に取ることになる
ため、プラズマが安定するまでに長時間を要し、処理の
スループットが低下するばかりでなく、処理毎のプラズ
マの生成状況が変化し、安定した処理条件が得られない
虞れもある。
However, in the method (1) for stopping the generation of plasma, a power source for generating the plasma is matched with the generated plasma for each processing, so that it takes a long time until the plasma is stabilized. This takes time, not only lowers the throughput of the process, but also changes the plasma generation status for each process, and may not be able to obtain stable processing conditions.

【0018】又、(2)のイオン引出電極への電圧印加
を停止する方法は、以下の問題がある。イオン引出電極
152でプラズマからイオンビームを引出している状態
では、イオンビームの一部が該電極152に衝突してそ
の温度を上昇させ、該電極152に反り等の形状変化を
生じさせているが、それがあるところで安定した形状と
なっているため、その電極形状に応じた質のイオンビー
ムが生成していることになる。従って、処理毎にイオン
反発電極152に対する電圧の印加を停止すると、安定
したイオンビームが得られないため、被処理体S毎に一
様な処理を行うことができないことになる。
The method (2) for stopping the voltage application to the ion extraction electrode has the following problems. In a state where the ion beam is extracted from the plasma by the ion extraction electrode 152, a part of the ion beam collides with the electrode 152 to increase its temperature, causing the electrode 152 to change shape such as warpage. Since it has a stable shape at a certain position, an ion beam of a quality corresponding to the electrode shape is generated. Therefore, if the application of the voltage to the ion repulsion electrode 152 is stopped for each process, a stable ion beam cannot be obtained, so that a uniform process cannot be performed for each target object S.

【0019】更に、(3)のイオンビームの輸送途中に
イオンビームを遮断するシャッタを配設する方法は、プ
ラズマの発生とイオンビームの引出しを処理毎に停止す
る必要がないため、前述の2つの方法に比べてイオンビ
ームの質の安定性において優れているものの、イオンビ
ームがシャッタに照射されることから、スパッタリング
が生じて該シャッタの素材が装置内に微粒子として充満
することになるため、被処理体Sの清浄な処理が妨げら
れることになる。その上、前記図31の表面処理装置の
場合には、イオン反発電極168にイオンビームが到達
しなくなるため、イオン引出電極の場合と同様に該イオ
ン反発電極168に熱的な形状変化が生じてしまうた
め、処理毎に中性ビームがイオン反発電極168を通過
する条件が変化することになる。
Further, in the method (3) in which a shutter for blocking the ion beam is provided during the transport of the ion beam, it is not necessary to stop the generation of the plasma and the extraction of the ion beam each time the process is performed. Although the stability of the quality of the ion beam is superior to those of the two methods, since the ion beam is applied to the shutter, sputtering occurs, and the material of the shutter is filled as fine particles in the apparatus. The clean processing of the processing target S will be hindered. In addition, in the case of the surface treatment apparatus shown in FIG. 31, since the ion beam does not reach the ion repulsion electrode 168, thermal shape change occurs in the ion repulsion electrode 168 as in the case of the ion extraction electrode. Therefore, the condition under which the neutral beam passes through the ion repulsion electrode 168 changes for each process.

【0020】従って、上述した(1)〜(3)のいずれ
の方法によっても、処理毎に被処理体に一様な処理を行
うことができないという問題がある。
Therefore, there is a problem in that any of the above-described methods (1) to (3) cannot perform uniform processing on the object to be processed for each processing.

【0021】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、低エネルギで且つ高フラックスの中
性粒子ビームにより高異方性のエッチング等の表面処理
を一様に行うことができる表面処理装置を提供すること
を第1の課題とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to uniformly perform a surface treatment such as highly anisotropic etching with a neutral particle beam having a low energy and a high flux. A first object is to provide a surface treatment apparatus that can perform the above-described steps.

【0022】本発明は、又、中性ビームにより被処理体
に対して高精度で、しかもその処理面の幅方向に均一な
加工(一様処理)を行うことができる表面処理装置を提
供することを第2の課題とする。
The present invention also provides a surface treatment apparatus capable of performing a uniform processing (uniform processing) on a processing object with a neutral beam with high accuracy and in a width direction of the processing surface. This is a second problem.

【0023】本発明は、更に、被処理体を交換した場合
の各処理毎に、処理のスループットを低下させることな
く、清浄な環境の下で一様な処理を行うことができる表
面処理装置を提供することを第3の課題とする。
The present invention further provides a surface treatment apparatus capable of performing a uniform treatment in a clean environment without lowering the throughput of the treatment for each treatment when the object to be treated is replaced. Providing is a third subject.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、プラ
ズマから引出したイオンビームを中性ビームに変換し、
該中性ビームをイオン反発電極を通過させ、ホルダに取
付けられている被処理体に照射してその表面を処理する
表面処理装置において、イオンビームを中性ビームに変
換する空間に、イオンビームの発散を防止する静電場レ
ンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を、1又は2以
上配設したことにより、前記第1の課題を解決したもの
である。
According to the first aspect of the present invention, an ion beam extracted from a plasma is converted into a neutral beam,
The neutral beam passes through the ion repulsion electrode and is
At least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens for preventing divergence of an ion beam in a space for converting an ion beam to a neutral beam in a surface treatment apparatus that irradiates an attached object and irradiates the surface with the object. The first problem has been solved by disposing one or two or more.

【0025】請求項2の発明は、上記請求項1の表面処
理装置において、前記静電場レンズ及び静磁場レンズの
少なくとも一方を2以上配設したものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the surface treatment according to the first aspect.
The static field lens and the static magnetic field lens,
At least one is arranged two or more .

【0026】請求項の発明は、上記請求項の表面処
理装置において、ホルダを、被処理体の表面に対して平
行及び垂直な方向の少なくとも一方に移動可能にしたこ
とにより、前記第1と第2の課題を同時に解決したもの
である。
[0026] The invention according to claim 3, in the surface treatment apparatus of the first aspect, the holder against the surface of the object plane
Be movable in at least one of the row and vertical directions
Thus, the first and second problems are simultaneously solved .

【0027】請求項の発明は、上記請求項1の表面処
理装置において、前記イオン反発電極が、メッシュ状の
イオン反発電極又はコリメータであり、イオン反発電極
又はコリメータを、被処理体の表面に対して平行な方向
に移動可能にしたことにより、同様に前記第1と第2の
課題を解決したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the surface treatment according to the first aspect.
In the treatment device, the ion repulsion electrode has a mesh shape.
Ion repulsion electrode or collimator, ion repulsion electrode
Or, set the collimator in a direction parallel to the surface of the
And the first and the second
It is a solution to the problem .

【0028】請求項の発明は、上記請求項の表面処
理装置において、イオン反発電極とホルダとの間に、中
性ビームを遮断するためのシャッタを配設したことによ
り、前記第1と第3の課題を解決したものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus of the first aspect , a medium is provided between the ion repulsion electrode and the holder.
The shutter for blocking the neutral beam
Thus, the first and third problems have been solved .

【0029】請求項の発明は、上記請求項3の表面処
理装置において、被処理体の表面に対して平行な方向の
ホルダの移動が、同軸回転、偏心回転及び直線移動の少
なくとも1つであるとしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus of the third aspect, the direction of the surface parallel to the surface of the object to be processed is adjusted.
The movement of the holder is limited to coaxial rotation, eccentric rotation and linear movement.
It is assumed that there is at least one.

【0030】請求項の発明は、上記請求項4の表面処
理装置において、イオン反発電極又はコリメータの移動
が、同軸回転、偏心回転及び直線移動の少なくとも1つ
であるとしたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, the surface treatment of the fourth aspect is provided.
Movement of ion repulsion electrode or collimator
Is at least one of coaxial rotation, eccentric rotation and linear movement
It is assumed that it is.

【0031】請求項8の発明は、前記請求項の表面処
理装置において、ホルダを、被処理体の表面に対して平
行な方向に移動可能にしたものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus of the fourth aspect , the holder is flat with respect to the surface of the workpiece.
It can be moved in the line direction .

【0032】請求項9の発明は、前記請求項1乃至
いずれかの表面処理装置において、イオンビームを中性
ビームに変換する空間内に生成する中性ビームを励起す
る励起手段を設けたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the surface treatment apparatus of any one of the first to fifth aspects, the ion beam is neutralized.
Excitation means for exciting a neutral beam generated in a space to be converted into a beam is provided.

【0033】請求項10の発明は、前記請求項1乃至
のいずれかの表面処理装置において、被処理体の温度を
制御する温度制御手段を設けたものである。請求項11
の発明は、プラズマから引出したイオンビームを中性ビ
ームに変換し、該中性ビームを、イオン反発電極を通過
させ、ホルダに取付けられている被処理体に照射してそ
の表面を処理する表面処理装置において、イオン反発電
極とは別に、イオンビームを中性ビームに変換する空間
の前記イオン反発電極に近接した位置に、イオンビーム
を加減速するための速度制御電極を配設したものであ
る。請求項12の発明は、プラズマから引出したイオン
ビームを中性ビームに変換し、該中性ビームを、イオン
反発電極を通過させ、ホルダに取付けられている被処理
体に照射してその表面を処理する表面処理装置におい
て、イオンビームを中性ビームに変換する空間に、イオ
ンビームの発散を防止する静電場レンズ及び静磁場レン
ズの少なくとも一方を、1又は2以上配設すると共に、
前記イオンビームを中性ビームに変換する空間の前記イ
オン反発電極に近接した位置に、イオン反発電極とは別
に、イオンビームを加減速するための速度制御電極を配
設したものである。請求項13の発明は、プラズマから
引出したイオンビームを中性ビームに変換し、該中性ビ
ームをイオン反発電極を通過させ、被処理体に照射して
その表面を処理する表面処理方法において、イオンビー
ムを中性ビームに変換する空間に、静電場レンズ及び静
磁場レンズの少なくとも一方を、1又は2以上配設し、
イオンビームの発散を防止するようにしたことにより、
同様に前記第1の課題を解決したものである。請求項1
4の発明は、上記請求項13の表面処理方法において、
静電場レンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を2以
上配設したものである。請求項1の発明は、又、プラ
ズマから引出したイオンビームを中性ビームに変換し、
該中性ビームを、イオン反発電極を通過させ、ホルダに
取付けられている被処理体に照射してその表面を処理す
る表面処理方法において、イオンビームを中性ビームに
変換する空間の前記イオン反発電極に近接した位置に、
イオン反 発電極とは別に、イオンビームを加減速するた
めの速度制御電極を配設し、該中性ビームの高エネルギ
ー成分を減少させるようにしたものである。請求項1
の発明は、前記請求項1又は2の表面処理装置におい
て、前記静電場レンズ及び静磁場レンズのいずれも、前
記空間内でイオンビームの発散を防止するとともに、該
イオンビームのエネルギーの軸方向分布に極小値を発生
させる機能を有しているようにしたものである。請求項
の発明は、前記請求項1又は2の表面処理装置にお
いて、前記空間内で、イオンビームが電荷交換反応によ
って中性ビームに変換されるようにしたものである。請
求項1の発明は、前記請求項1乃至のいずれかの表
面処理装置において、イオンビームと電荷交換反応を行
うターゲットガスを励起状態にすることによって、変換
される中性ビームを励起する励起手段を設けたものであ
る。請求項1の発明は、前記請求項13又は14の表
面処理方法において、前記静電場レンズ及び静磁場レン
ズのいずれも、前記空間内でイオンビームの発散を防止
するとともに、該イオンビームのエネルギーの軸方向分
布に極小値を発生させるようにしたものである。請求項
20の発明は、前記請求項1の表面処理方法におい
て、前記空間内で、イオンビームを中性ビームに変換す
る反応を生じさせるに適切なエネルギーに、該イオンビ
ームのエネルギーを調整するようにしたものである。請
求項2の発明は、前記請求項13、14、19又は
の表面処理方法において、前記空間内で、イオンビー
ムを電荷交換反応により中性ビームに変換するようにし
たものである。請求項2の発明は、プラズマから引出
したイオンビームを電荷交換反応によって中性化室内で
中性ビームに変換し、該中性化室からイオン反発電極を
通過させて取り出した中性ビームにより被処理対の表面
を処理する表面処理方法において、前記中性化室内に、
静電場レンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を、1
又は2以上配設し、イオンビームの発散を防止すること
により、同様に前記第1の課題を解決したものである。
請求項23の発明は、上記請求項22の表面処理方法に
おいて、前記静電場レ ンズ及び静磁場レンズの少なくと
も一方を2以上配設したものである。
The tenth aspect of the present invention is the above-described first to fifth aspects.
In any one of the surface treatment apparatuses, a temperature control means for controlling the temperature of the object to be processed is provided. Claim 11
The present invention provides a surface for converting an ion beam extracted from a plasma into a neutral beam, passing the neutral beam through an ion repulsion electrode, irradiating an object to be processed attached to a holder, and treating the surface. Ion anti-power generation in processing equipment
In addition to the poles, a velocity control electrode for accelerating and decelerating the ion beam is provided at a position close to the ion repulsion electrode in a space for converting the ion beam into a neutral beam. According to a twelfth aspect of the present invention, the ion beam extracted from the plasma is converted into a neutral beam, and the neutral beam is passed through an ion repulsion electrode, and is irradiated on an object to be processed attached to a holder to irradiate the surface thereof. in the surface treatment apparatus for treating, in a space to convert the ion beam into the neutral beam, Io
At least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens for preventing the divergence of the electron beam is provided with one or two or more,
At a position close to the ion repelling electrode space for converting said ion beam into a neutral beam, separate from the ion repelling electrode
And a speed control electrode for accelerating and decelerating the ion beam. The invention according to claim 13 is a surface treatment method for converting an ion beam extracted from plasma into a neutral beam, passing the neutral beam through an ion repulsion electrode, irradiating an object to be treated, and treating the surface thereof, At least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens is disposed in a space for converting an ion beam into a neutral beam, and one or more of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens are provided.
By preventing the divergence of the ion beam,
Similarly, the first problem has been solved. Claim 1
According to a fourth aspect of the present invention, in the surface treatment method of the thirteenth aspect,
At least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens is 2 or more.
It is arranged above. The invention according to claim 15 further converts an ion beam extracted from the plasma into a neutral beam,
In the surface treatment method, in which the neutral beam is passed through an ion repulsion electrode and irradiates an object to be processed attached to a holder to treat the surface thereof, the ion repulsion in a space for converting the ion beam into a neutral beam is performed. At a position close to the electrode,
Apart from the ion counter generating electrode, in which is disposed a speed control electrode for accelerating or decelerating the ion beam, and to reduce the high energy component of the neutral beam. Claim 16
The invention according to claim 1, wherein the electrostatic field lens and the static magnetic field lens both prevent divergence of the ion beam in the space and axial energy distribution of the ion beam in the surface treatment apparatus according to claim 1 or 2. Has a function of generating a local minimum value. The invention of claim 1 7, in claim 1 or 2 of a surface treatment apparatus, in the space, in which the ion beam is to be converted to a neutral beam by charge exchange reaction. The invention according to claim 18 is the surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the target gas that undergoes charge exchange reaction with the ion beam is excited to excite the neutral beam to be converted. Excitation means is provided. According to a nineteenth aspect of the present invention, in the surface treatment method of the thirteenth or fourteenth aspect , both of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens prevent divergence of the ion beam in the space and increase the energy of the ion beam. The minimum value is generated in the axial distribution. Claim
20. The surface treatment method according to claim 19 , wherein the energy of the ion beam is adjusted to an energy suitable for causing a reaction for converting the ion beam into a neutral beam in the space. It was done. Claim 2 to one aspect of the present invention, it claims 13, 14, 19 or 2
0 , wherein the ion beam is converted into a neutral beam by a charge exchange reaction in the space. The invention of claim 2 2, the ion beam extracted from the plasma into a neutral beam neutralizer chamber by charge exchange reaction, the neutral beam taken out from the neutral reduction chamber by passing through a ion repulsive electrode In the surface treatment method for treating the surface of the pair to be treated, in the neutralization chamber,
At least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens is 1
Alternatively, the first problem is similarly solved by disposing two or more to prevent the divergence of the ion beam.
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided the surface treatment method according to the twenty-second aspect.
Oite, the less of the electrostatic field lenses, and magnetostatic field lens
Is also provided with two or more of them.

【0034】[0034]

【作用】本発明においては、プラズマから引出されたイ
オンビームを中性化する空間に、静電場レンズ及び静磁
場レンズの少なくとも一方を配設したので、該空間を輸
送されるイオンビームが低エネルギで且つ高フラックス
である場合でも発散することを防止できるため、該イオ
ンビームが変換されて生成する中性粒子ビームが発散す
ることも防止でき、結果として低エネルギで且つ高フラ
ックスの中性粒子ビームにより一様な高異方性の表面加
工を行うことができる。
In the present invention, since at least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens is disposed in the space for neutralizing the ion beam extracted from the plasma, the ion beam transported through the space has a low energy. Divergence can be prevented even when the flux is high and the flux is high, so that the neutron beam generated by the conversion of the ion beam can be prevented from diverging. As a result, the neutral particle beam having a low energy and a high flux can be prevented. Thereby, uniform high anisotropy surface processing can be performed.

【0035】又、静電場レンズ及び静磁場レンズの少な
くとも一方を複数とする場合には、電荷交換又は電子付
着等によりイオンビームを中性ビームへ変換する反応時
において、イオンビームが発散することを防止すると共
に、エネルギを制御することも可能となる。従って、イ
オンビームの中性化効率の向上と共に、発散の無い方向
が揃った低エネルギで且つ高フラックスの中性ビームを
生成させることができるため、高異方性で且つ低ダメー
ジの表面処理を高速で達成することができる。
In the case where at least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens is plural, it is necessary to prevent the ion beam from diverging during the reaction of converting the ion beam into a neutral beam by charge exchange or electron attachment. It is possible to prevent energy and control energy. Therefore, the neutralization efficiency of the ion beam can be improved, and a neutral beam having a low energy and a high flux can be generated with a uniform direction without divergence. Can be achieved at high speed.

【0036】又、本発明においては、ホルダを、被処理
体の表面に対して平行及び垂直な方向の少なくとも一方
に移動可能としたので、例えば、中性ビーム指向性向上
に伴ってメッシュ状のイオン反発電極やコリメータの影
が被処理体の表面にできること等が原因で該表面に処理
ムラができる場合でも、該被処理体をその表面に平行な
方向に移動させることが可能となることから、処理ムラ
が発生することを防止でき、表面全体に亘って一様な処
理を行うことが可能となる。
In the present invention, the holder can be moved in at least one of a direction parallel to and perpendicular to the surface of the object to be processed. Even when processing unevenness occurs on the surface of the object due to, for example, a shadow of the ion repulsion electrode or the collimator on the surface of the object, the object can be moved in a direction parallel to the surface. In addition, it is possible to prevent the occurrence of processing unevenness, and to perform uniform processing over the entire surface.

【0037】その際、被処理体の表面に対して平行な方
向のホルダの移動が、同軸回転、偏心回転及び直線移動
の少なくとも1つであるとすることにより、確実に処理
ムラが生じることを防止できる。
At this time, by assuming that the movement of the holder in the direction parallel to the surface of the object to be processed is at least one of coaxial rotation, eccentric rotation and linear movement, it is possible to ensure that processing unevenness occurs. Can be prevented.

【0038】又、ホルダを、被処理体の表面に対して垂
直な方向に移動可能とすることにより、例えばイオン反
発電極又はコリメータを通過した中性ビームの発散の程
度に合せて、イオン反発電極又はコリメータと被処理体
との離間距離を適切に調整することが可能となるため、
表面全体に亘って一様な処理が可能となる。
Further, by making the holder movable in a direction perpendicular to the surface of the object to be processed, the ion repulsion electrode or the ion repulsion electrode can be adjusted according to the degree of divergence of the neutral beam passing through the collimator. Or because it is possible to appropriately adjust the separation distance between the collimator and the object to be processed,
Uniform treatment over the entire surface is possible.

【0039】又、本発明においては、イオン反発電極又
はコリメータを、被処理体の表面に対して平行な方向に
移動可能としたので、中性ビームが被処理体に入射する
角度分布が制限されているために、該被処理体の表面に
これらの影が生じることが原因で加工ムラが生じる状態
にある場合でも、イオン反発電極又はコリメータを移動
させることにより、加工ムラの発生を防止でき、被処理
体の表面全体に亘って一様な処理を行うことが可能とな
る。
In the present invention, since the ion repulsion electrode or the collimator can be moved in a direction parallel to the surface of the object, the angular distribution at which the neutral beam enters the object is limited. Therefore, even in a state where processing unevenness occurs due to the occurrence of these shadows on the surface of the object to be processed, by moving the ion repulsion electrode or the collimator, it is possible to prevent the occurrence of processing unevenness, It is possible to perform uniform processing over the entire surface of the object.

【0040】その際、イオン反発電極又はコリメータの
移動が、同軸回転、偏心回転及び直線移動の少なくとも
1つであるとすることにより、確実に処理ムラが生じる
ことを防止できる。
At this time, by assuming that the movement of the ion repulsion electrode or the collimator is at least one of coaxial rotation, eccentric rotation and linear movement, it is possible to reliably prevent processing unevenness.

【0041】又、上記イオン反発電極又はコリメータの
移動と同時に、ホルダを、被処理体の表面に対して平行
な方向に移動可能にしたことにより、一層確実に処理ム
ラが生じることを防止できる。
Further, since the holder can be moved in a direction parallel to the surface of the object to be processed simultaneously with the movement of the ion repulsion electrode or the collimator, it is possible to more reliably prevent the occurrence of processing unevenness.

【0042】又、本発明においては、イオン除去電極と
ホルダとの間に、中性ビームを遮断するためのシャッタ
を配設したので、該シャッタで被処理体に中性ビームが
照射されることを確実に防止できるため、プラズマの発
生や、イオン引出電極への電圧印加を停止させることな
く、処理が終了した被処理体を新しい被処理体と交換す
ることが可能となることから、次の被処理体を安定した
運転条件の下で処理することが可能となり、被処理体に
対する一様処理が可能となる。
In the present invention, since a shutter for blocking a neutral beam is provided between the ion removing electrode and the holder, the object to be processed is irradiated with the neutral beam by the shutter. Can be reliably prevented, and it is possible to replace the processed object with a new object without stopping the generation of plasma or the application of voltage to the ion extraction electrode. The object can be processed under stable operating conditions, and uniform processing of the object can be performed.

【0043】又、上記シャッタを、イオン除去電極(イ
オン反発電極、イオン偏向電極等)の後方に配設したこ
とから、該シャッタにはイオンビームが照射されずに、
中性ビームのみが照射されることになる。一般に、同一
材料に対するスパッタリングイールドは、イオンビーム
に比べて中性ビームの方が小さいので、シャッタをイオ
ン除去電極の後方に置く方が、イオン除去電極の前方、
即ちイオンビームの輸送途中に配置する場合に比べ、表
面処理装置内を清浄な状態に維持することができる。
Further, since the shutter is disposed behind the ion removing electrode (such as an ion repelling electrode and an ion deflecting electrode), the shutter is not irradiated with an ion beam.
Only the neutral beam will be irradiated. In general, the sputtering yield for the same material is smaller for a neutral beam than for an ion beam.
That is, the inside of the surface treatment apparatus can be maintained in a clean state as compared with the case where the ion beam is arranged during the transport of the ion beam.

【0044】又、イオン除去電極がイオン反発電極の場
合でも、プラズマ室からイオン反発電極までの運転条件
を一定に維持できるため、該イオン反発電極に熱的変形
が生じることを防止でき、同様に次の処理も一定の条件
の下で安定して行うことができる。
Even when the ion removing electrode is an ion repelling electrode, the operating conditions from the plasma chamber to the ion repelling electrode can be kept constant, so that the ion repelling electrode can be prevented from being thermally deformed. The next process can also be performed stably under certain conditions.

【0045】従って、シャッタをイオン除去電極とホル
ダとの間に配設することにより、スループットを低下さ
せることなく、清浄な装置環境の下で、安定した運転条
件で被処理体を処理することが可能となるため、処理毎
に被処理体に対する一様な処理を行うことが可能とな
る。
Therefore, by disposing the shutter between the ion removal electrode and the holder, the object to be processed can be processed under a stable operation condition under a clean apparatus environment without lowering the throughput. Since it becomes possible, it becomes possible to perform uniform processing on the object to be processed for each processing.

【0046】又、本発明において、イオンビームを加減
速する速度制御手段を設ける場合には、イオンビームの
並進運動エネルギを制御することが可能となり、電荷交
換反応の効率を向上できると共に、生成する中性ビーム
を、例えば高異方性エッチングに最適な並進速度に制御
することが可能となる。
In the present invention, when a speed control means for accelerating and decelerating the ion beam is provided, it becomes possible to control the translational kinetic energy of the ion beam, thereby improving the efficiency of the charge exchange reaction and generating the charge exchange reaction. The neutral beam can be controlled, for example, at a translation speed optimal for highly anisotropic etching.

【0047】例えば、イオンビームの発散を抑制するた
めの前記静電場レンズ又は静磁場レンズを備えた表面処
理装置に、イオンビームを加減速する速度制御手段を設
けた場合には、イオンビームを中性ビームに変換する効
率を向上できると共に、生成する中性ビームの並進運動
エネルギを適切に調整できるため、高異方性で且つ低ダ
メージの一様な表面処理を高速で達成することができ
る。
For example, when a surface control apparatus provided with the electrostatic field lens or the static magnetic field lens for suppressing the divergence of the ion beam is provided with speed control means for accelerating and decelerating the ion beam, Since the efficiency of conversion into a neutral beam can be improved and the translational kinetic energy of the generated neutral beam can be appropriately adjusted, uniform surface treatment with high anisotropy and low damage can be achieved at high speed.

【0048】又、本発明において、中性ビームを励起す
る励起手段を設ける場合には、中性ビームを化学的に活
性な状態にすることが可能となるため、例えばエッチン
グ速度を一段と向上することが可能となる。
In the present invention, when the excitation means for exciting the neutral beam is provided, the neutral beam can be chemically activated, so that the etching rate can be further improved, for example. Becomes possible.

【0049】又、本発明において、被処理体の温度を制
御する温度制御手段を設ける場合には、被処理体を所望
の処理温度に設定すると共に、被処理体の全体を同一温
度に維持できることから、被処理体の表面全体に対する
一様処理を確実に実行することが可能となる。
In the present invention, when the temperature control means for controlling the temperature of the object to be processed is provided, it is possible to set the object to be processed at a desired processing temperature and to maintain the entire object to be processed at the same temperature. Therefore, it is possible to reliably execute uniform processing on the entire surface of the object to be processed.

【0050】[0050]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0051】図1は、本発明に係る第1実施例のエッチ
ング装置を示す概略断面図である。本実施例のエッチン
グ装置は、プラズマPを発生させるプラズマ室10と、
該プラズマ室10で発生したプラズマPからイオン引出
電極12で引出されたイオンビームを中性ビームに変換
する中性化室14と、該中性化室14で生成した中性ビ
ームを導入し、該中性ビームで被処理体を表面処理する
処理室16とを備えている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an etching apparatus according to a first embodiment of the present invention. The etching apparatus of the present embodiment includes a plasma chamber 10 for generating a plasma P,
A neutralization chamber 14 for converting an ion beam extracted by the ion extraction electrode 12 from the plasma P generated in the plasma chamber 10 into a neutral beam, and a neutral beam generated in the neutralization chamber 14 are introduced. And a processing chamber 16 for surface-treating the object to be processed with the neutral beam.

【0052】上記プラズマ室10には、電子サイクロト
ロン共鳴(ECR)によりラズマを発生させるため
に、マイクロ波源(図示せず)からマイクロ波を導入す
るための導波管18が連結され、且つ該プラズマ室10
の周囲にはECR用の電磁石20が配設されている。
又、上記プラズマ室10には、図示はしないが原料ガス
を導入するためのガス導入管と、内部を所望の減圧状態
にするための真空排気装置とが連結されている。
[0052] the plasma chamber 10 in order to generate the flop plasma by electron cyclotron resonance (ECR), the waveguide 18 for introducing microwaves from the microwave source (not shown) is connected, and the Plasma chamber 10
An electromagnet 20 for ECR is disposed around the periphery.
Although not shown, the plasma chamber 10 is connected to a gas introduction pipe (not shown) for introducing a raw material gas and a vacuum exhaust device for bringing the inside to a desired reduced pressure state.

【0053】前記イオン引出電極12は、図示しない電
源に接続され、プラズマ室10で発生したプラズマPか
ら正イオンを引出すために、該プラズマPに比べて負電
位が印加されるようになっている。
The ion extraction electrode 12 is connected to a power supply (not shown), and is configured to apply a negative potential to the plasma P in order to extract positive ions from the plasma P generated in the plasma chamber 10. .

【0054】前記中性化室14と処理室16との間に
は、該中性化室14内を通過又は該中性化室14内で生
成したイオンが処理室16内に導入されることを防止す
るためのイオン反発電極22が配設され、該処理室16
内には中性ビームと熱運動中性粒子のみしか導入されな
いようになっている。
Between the neutralization chamber 14 and the processing chamber 16, ions passing through the neutralization chamber 14 or generated in the neutralization chamber 14 are introduced into the processing chamber 16. An ion repulsion electrode 22 for preventing the
Only neutral beams and thermal motion neutral particles are introduced into the chamber.

【0055】前記処理室16には、真空排気装置(図示
せず)に接続された真空排管24が連結され、該処理室
16内を圧力調整することが可能になされており、その
内部には被処理基板(被処理体)Sを取付けるためのホ
ルダ26が設置されている。
A vacuum exhaust pipe 24 connected to a vacuum evacuation device (not shown) is connected to the processing chamber 16 so that the pressure inside the processing chamber 16 can be adjusted. Is provided with a holder 26 for mounting a substrate (object to be processed) S.

【0056】このホルダ26は、被処理基板Sに対する
温度制御機能を備えており、具体的には、図2の拡大断
面図に示すように、ホルダ26の内部に冷媒を循環させ
ることにより、この基板Sの温度を制御することが可能
になっている。
The holder 26 has a temperature control function for the substrate S to be processed. More specifically, as shown in an enlarged sectional view of FIG. The temperature of the substrate S can be controlled.

【0057】本実施例では、上記中性化室14の内側周
囲に、離在された2つの第1電極28と、その間に位置
する第2電極30とがいずれもリング状に配設されてい
る。2つの第1電極28は接地され、且つその間の第2
電極30は正電位が印加されるようになっており、これ
ら第1電極28と第2電極30とで静電場レンズが構成
されている。
In the present embodiment, two separated first electrodes 28 and a second electrode 30 located therebetween are arranged in a ring shape around the inside of the neutralization chamber 14. I have. The two first electrodes 28 are grounded and the second
The positive potential is applied to the electrode 30, and the first electrode 28 and the second electrode 30 constitute an electrostatic field lens.

【0058】本実施例においては、上記の如く、第1電
極28と第2電極30との組合わせからなる静電場レン
ズを配設したので、プラズマ室10で発生させたプラズ
マPからイオン引出電極12により中性化室14へイオ
ンビームIを引出すと、図中破線で示すようにイオンビ
ームIが発散することを防止することができる。
In this embodiment, as described above, since the electrostatic field lens composed of the combination of the first electrode 28 and the second electrode 30 is provided, the ion extraction electrode is formed from the plasma P generated in the plasma chamber 10. When the ion beam I is drawn out to the neutralization chamber 14 by the use of 12, the divergence of the ion beam I can be prevented as shown by a broken line in the figure.

【0059】図3は、エッチングを行っている際中の上
記中性化室14内における静電ポテンシャルとイオンビ
ームエネルギの軸方向分布を示した線図である。なお、
図中Ei はイオンビームエネルギである。
FIG. 3 is a diagram showing the axial distribution of the electrostatic potential and the ion beam energy in the neutralization chamber 14 during the etching. In addition,
In the figure, Ei is the ion beam energy.

【0060】上記エッチング装置に配設されている静電
場レンズは1つなので、イオンビームエネルギの分布曲
線は静電場レンズによって生成される電位によって1つ
のピークを有する形状となっている。
Since the etching apparatus has only one electrostatic field lens, the distribution curve of the ion beam energy has a shape having one peak due to the potential generated by the electrostatic field lens.

【0061】上述した如く、本実施例によれば、中性化
室14内でイオンビームが発散されることを防止でき、
従って、生成される中性ビームの発散も防止できると共
に、イオン反発電極22によりイオンや電子が処理室1
6に導入されることを防止できるため、該処理室16に
は中性粒子ビームNのみを導入させ、該中性ビームNに
よりホルダ26に取付けられている被処理基板Sをエッ
チングすることができる。従って、方向の揃った低エネ
ルギの中性粒子ビームNにより上記基板Sをエッチング
することができるため、該基板Sに対し高異方性で且つ
低ダメージのエッチングを一様に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the ion beam from being diverged in the neutralization chamber 14,
Therefore, the divergence of the generated neutral beam can be prevented, and ions and electrons are generated by the ion repulsion electrode 22 in the processing chamber 1.
6 can be prevented from being introduced into the processing chamber 16, only the neutral particle beam N can be introduced into the processing chamber 16, and the substrate S attached to the holder 26 can be etched by the neutral beam N. . Accordingly, the substrate S can be etched by the low-energy neutral particle beam N having a uniform direction, so that the substrate S can be uniformly etched with high anisotropy and low damage.

【0062】又、前記の如く被処理基板Sの温度を制御
できることから、例えば化学的に活性なラジカルの反応
をコントロールすることができる。具体例としては、液
体窒素等の冷媒をホルダ26内に導入し、基板Sの温度
を−100℃前後にコントロールすることにより、ラジ
カルに起因する等方性エッチングを抑制することがで
き、一段と高異方性のエッチングを達成することができ
る。
Further, since the temperature of the substrate S to be processed can be controlled as described above, for example, the reaction of a chemically active radical can be controlled. As a specific example, by introducing a coolant such as liquid nitrogen into the holder 26 and controlling the temperature of the substrate S to around −100 ° C., it is possible to suppress isotropic etching caused by radicals, and to further increase the temperature. Anisotropic etching can be achieved.

【0063】図4は、本発明に係る第2実施例のエッチ
ング装置を示す、前記図1に相当する断面図である。
FIG. 4 is a sectional view, corresponding to FIG. 1, showing an etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【0064】本実施例のエッチング装置は、中性化室1
4の内側周囲に、それぞれ離在された4つの第1電極2
8と、各第1電極間に位置する3つの第2電極30とを
配設し、これらの組合わせで合計3つのレンズを設置し
た構成とした以外は、前記第1実施例のエッチング装置
と実質的に同一である。
The etching apparatus of the present embodiment uses the neutralization chamber 1
4 around the inner periphery of the four first electrodes 2
8 and three second electrodes 30 located between the first electrodes, and the etching apparatus of the first embodiment is different from the etching apparatus of the first embodiment except that a total of three lenses are installed in combination with these. Substantially the same.

【0065】図5は、本実施例における中性化室14内
の静電ポテンシャルとイオンビームエネルギの軸方向分
布を示した前記図3に相当する線図である。この図5を
前記図3と比較すると明らかなように、本実施例のエッ
チング装置では中性化室14中のビームエネルギが、あ
る一定値をとる回数が前記第1実施例の装置より多く、
又そのビームエネルギの平均値を静電場レンズに与える
電位を変えることにより変化させることができる。
FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 3 showing the axial distribution of the electrostatic potential and the ion beam energy in the neutralization chamber 14 in this embodiment. As is clear from the comparison of FIG. 5 with FIG. 3, the etching apparatus of the present embodiment has a beam energy in the neutralization chamber 14 which takes a certain value more frequently than the apparatus of the first embodiment.
The average value of the beam energy can be changed by changing the potential applied to the electrostatic field lens.

【0066】電荷交換反応によってイオンを中性化する
場合を考えると、イオンのエネルギは小さいほど電荷交
換効率が高いことは周知であるが、イオン間のクーロン
反発によりビームが発散してしまうので設定することが
できるビームエネルギには下限界値が存在する。
Considering the case where ions are neutralized by the charge exchange reaction, it is well known that the smaller the energy of the ions, the higher the charge exchange efficiency. However, since the beam diverges due to Coulomb repulsion between the ions, it is set. There is a lower limit on the beam energy that can be performed.

【0067】この下限界値を決める最大の要因はイオン
ビームフラックスであるが、これはエッチングの条件に
よって異なるため決まった値は存在しない。いま、図3
と図5に示したビームエネルギEchがその下限界エネル
ギ値であるとすれば、本実施例のエッチング装置は前記
第1実施例のエッチング装置より更に高効率で電荷交換
反応を行わせることができる。事実、本実施例の場合
が、第1実施例に比べて約3倍の電荷交換反応の効率が
得られた。
The largest factor that determines the lower limit value is the ion beam flux, but there is no fixed value because it depends on the etching conditions. Now, FIG.
If the beam energy Ech shown in FIG. 5 is the lower limit energy value, the etching apparatus of the present embodiment can perform the charge exchange reaction with higher efficiency than the etching apparatus of the first embodiment. . In fact, in the case of this example, the efficiency of the charge exchange reaction was obtained about three times that of the first example.

【0068】以上詳述した如く、本実施例によれば、前
記第1実施例と同様に、プラズマから引出されたイオン
ビームが発散することを防止でき、そのイオンビームが
中性化されて生成する中性粒子ビームも発散されること
を防止できるため、高異方性のエッチング加工を達成す
ることができた。
As described above in detail, according to this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to prevent the ion beam extracted from the plasma from diverging, and to neutralize the ion beam to generate the ion beam. Since the diverging neutral particle beam can also be prevented from being diverged, highly anisotropic etching can be achieved.

【0069】又、本実施例によれば、静電場レンズを複
数段設置することにより、電荷交換反応等のイオンビー
ムを中性ビームに変換する化学反応を生じさせるに適切
なエネルギにイオンビームのエネルギを調整することが
できることから、高効率で交換反応を生じさせることが
可能となる。
Further, according to this embodiment, by installing the electrostatic field lens in a plurality of stages, the ion beam is converted to an energy suitable for causing a chemical reaction such as a charge exchange reaction to convert the ion beam into a neutral beam. Since the energy can be adjusted, it is possible to cause an exchange reaction with high efficiency.

【0070】次に、本実施例のエッチング装置を用い
て、シリコン基板上に被着されているポリシリコン(po
ly/Si )層を実際にエッチングした結果を説明する。
Next, using the etching apparatus of this embodiment, the polysilicon (po) deposited on the silicon substrate is used.
The result of actually etching the (ly / Si) layer will be described.

【0071】プラズマ室10では塩素(C12)をプラ
ズマ化し、生成したプラズマから中性化室14にC1+
及びC12 +からなるイオンビームを引出し、該イオンビ
ームを、同じくC12(ターゲットガス)で中性化して
中性ビームを生成させ、該中性ビームでホルダ26に取
付けてあるシリコン基板上のポリシリコン層をエッチン
グしたところ、十分に実用的なエッチング速度200
/minが得られたと同時に、電荷交換前のイオンビー
ムを発散させることなく平行に輸送することができたの
で、方向が揃った中性粒子ビームを生成させることがで
きた。それ故に上記中性粒子ビームを上記シリコン基板
へ垂直に入射させることができ、その結果0.5μmル
ールの微細加工に十分に実用的な異方性の高いエッチン
グが達成できた。
In the plasma chamber 10, chlorine (C1 2 ) is converted into plasma, and the generated plasma is supplied to the neutralization chamber 14 with C1 +.
And an ion beam consisting of C1 2 + is extracted, the ion beam is neutralized with C1 2 (target gas) to generate a neutral beam, and the neutral beam is applied to a silicon substrate attached to the holder 26. was etched polysilicon layer, sufficiently practical etching rate 200 0
Simultaneously with Å / min was obtained, since it was possible to parallel transported without diverging the ion beam before charge exchange, it was possible to produce a neutral beam direction are aligned. Therefore, the neutral particle beam can be perpendicularly incident on the silicon substrate, and as a result, highly anisotropic etching sufficiently practical for fine processing of the 0.5 μm rule can be achieved.

【0072】図6は、本発明に係る第3実施例のエッチ
ング装置を示す、前記図1に相当する断面図である。
FIG. 6 is a sectional view, corresponding to FIG. 1, showing an etching apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【0073】本実施例のエッチング装置は、中性化室1
4の内側周囲に、2つの第1電極28と、その中間の第
2電極30とからなる静電場レンズを2つ配設すると共
に、イオン反発電極22に近接した位置にイオンビーム
を加減速するためのリング状の速度制御電極32を配設
した以外は、図1に示した前記第1実施例のエッチング
装置と実質的に同一である。
The etching apparatus of the present embodiment uses the neutralization chamber 1
Two electrostatic field lenses each including two first electrodes 28 and an intermediate second electrode 30 are disposed around the inside of the electrode 4, and the ion beam is accelerated / decelerated to a position close to the ion repulsion electrode 22. It is substantially the same as the etching apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 except that a ring-shaped speed control electrode 32 is provided.

【0074】本実施例においては、上記速度制御電極3
2を配設したので、前記第1又は第2実施例のエッチン
グ装置と同様に、静電場レンズによりイオンビームの発
散を防止し、その方向を平行に揃えることができると同
時に、そのイオンビームを所望のエネルギ(速度)に調
整することが可能となる。
In this embodiment, the speed control electrode 3
2, the divergence of the ion beam can be prevented by the electrostatic field lens and the directions can be aligned in parallel, as in the etching apparatus of the first or second embodiment. It is possible to adjust to a desired energy (speed).

【0075】イオンビームを減速する場合について、図
7を用いて具体的に説明する。この図7は、半径R、長
さLの中性化室14の円筒中心をZ軸にとった場合の半
径方向の半断面(下側)を示している。図中左端の位置
はイオン引出電極12に対応し、又、右端にはイオン反
発電極22が位置している。なお、ここでは、R=0.
08m 、L=0.38m の装置を用いている。但し、装
置サイズはこれに限定されないことはいうまでもない。
The case where the ion beam is decelerated will be specifically described with reference to FIG. FIG. 7 shows a half-section (lower side) in the radial direction when the center of the cylinder of the neutralization chamber 14 having the radius R and the length L is taken along the Z axis. The position on the left end in the figure corresponds to the ion extraction electrode 12, and the ion repulsion electrode 22 is located on the right end. Here, R = 0.
08m and L = 0.38m are used. However, it goes without saying that the device size is not limited to this.

【0076】上記イオン引出電極12は接地され、イオ
ン反発電極22には950Vの正電圧が印加され、Z軸
方向には、図8に示すような勾配を有するZ軸に垂直な
等電位面(図示せず)が形成されている。又、静電場レ
ンズ(便宜上ここでは3組の静電場レンズが用いられて
いる)の、第1電極28を全て接地し、第2電極30に
は、イオン引出電極12に近い方から、300V、20
0V、1300Vの各電圧を印加して、イオン引出電極
12で引出された正イオンをZ軸に対して平行に揃える
ようにすると共に、速度制御電極32には950Vを印
加して正のイオンビームの速度を減速している。
The ion extraction electrode 12 is grounded, a positive voltage of 950 V is applied to the ion repulsion electrode 22, and an equipotential surface (in the Z axis direction) perpendicular to the Z axis having a gradient as shown in FIG. (Not shown). Further, all the first electrodes 28 of the electrostatic field lens (three sets of electrostatic field lenses are used for convenience) are grounded, and the second electrode 30 is set to 300 V, from the side closer to the ion extraction electrode 12. 20
Each voltage of 0 V and 1300 V is applied to align the positive ions extracted by the ion extraction electrode 12 in parallel with the Z axis, and 950 V is applied to the speed control electrode 32 to apply a positive ion beam. The speed is slowing down.

【0077】これら各電極に対して印加する電圧は固定
されたものでなく、実際の運転時には、イオンビームの
方向が揃い、且つ適切な速度となるように最適な電圧に
それぞれ設定される。なお、イオンビームを加速する場
合には、上記速度制御電極32に対して減速する場合と
は逆の電圧を印加する。
The voltage applied to each of these electrodes is not fixed, and is set to an optimum voltage so that the direction of the ion beam is uniform and the speed is appropriate during an actual operation. When accelerating the ion beam, a voltage opposite to that for decelerating the speed control electrode 32 is applied.

【0078】図9は、本実施例のエッチング装置におい
て、速度制御電極32に正電圧を印加し、イオンビーム
を減速した場合の、イオンビームの輸送距離、即ち中性
化室14におけるイオン引出電極12からの長さに対す
るイオンビームのエネルギを示し、図10は、その時に
電荷交換反応で生じた中性ビームのエネルギ分布を示し
ている。又、図11は、比較のために、速度制御電極3
2を用いない場合の中性ビームのエネルギ分布を示した
ものである。
FIG. 9 shows the transport distance of the ion beam, that is, the ion extraction electrode in the neutralization chamber 14 when a positive voltage is applied to the speed control electrode 32 and the ion beam is decelerated in the etching apparatus of this embodiment. FIG. 10 shows the energy of the ion beam for a length from 12, and FIG. 10 shows the energy distribution of the neutral beam generated by the charge exchange reaction at that time. FIG. 11 shows the speed control electrode 3 for comparison.
2 shows the energy distribution of the neutral beam in the case where No. 2 is not used.

【0079】上記図9よりイオンビームのエネルギ(速
度)が輸送距離が長くなる程小さくなっていることが分
かり、又、図10と図11とを比較すると明らかなよう
に、速度制御電極32でイオンビームを減速することに
より、中性ビームに低エネルギ成分を生成させることが
でき、高エネルギ成分を実効的に減少させることができ
ることが分かる。従って、エッチング時に被処理基板S
に与えるダメージを低減することができ、又、イオンビ
ームの速度が低下するために、前述した理由によりイオ
ンビームから中性ビームへの変換効率も向上した。
It can be seen from FIG. 9 that the energy (velocity) of the ion beam decreases as the transport distance increases, and as is clear from a comparison between FIG. 10 and FIG. It can be seen that by slowing down the ion beam, a low energy component can be generated in the neutral beam, and a high energy component can be effectively reduced. Therefore, at the time of etching, the substrate S
Can be reduced, and the speed of the ion beam is reduced, so that the conversion efficiency from the ion beam to the neutral beam is improved for the above-mentioned reason.

【0080】図12は、イオンビームを加速した場合に
おける中性ビームのエネルギ分布を示し、この図と上記
図10との比較からイオンビームを加速することによ
り、生成する中性ビームの高エネルギ成分を低減できる
ことが分かる。但し、イオンビームを加速する場合は、
それが発散しないようにするために減速する場合に比べ
て、最初にイオン引出電極により引出されるイオンビー
ムの電流密度を低下させる必要が生じる場合がある。イ
オンビームを加速するか減速するかは、被処理基板Sを
処理する条件、即ち基板の種類、必要なエッチングレー
ト、ダメージの程度等により適宜選択する。
FIG. 12 shows the energy distribution of the neutral beam when the ion beam is accelerated. From the comparison between FIG. 12 and FIG. 10, the high energy component of the neutral beam generated by accelerating the ion beam is shown. It can be seen that can be reduced. However, when accelerating the ion beam,
In some cases, it may be necessary to lower the current density of the ion beam initially extracted by the ion extraction electrode, as compared with the case where the speed is reduced so as not to diverge. Whether the ion beam is accelerated or decelerated is appropriately selected depending on conditions for processing the substrate S to be processed, that is, the type of the substrate, the required etching rate, the degree of damage, and the like.

【0081】図13は、本発明に係る第4実施例のエッ
チング装置を示す、前記図6に相当する断面図である。
FIG. 13 is a sectional view, corresponding to FIG. 6, showing an etching apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【0082】本実施例のエッチング装置は、生成する中
性ビームを励起状態にするための励起装置34を中性化
室14に付設した以外は、図6に示した前記第3実施例
のエッチング装置と実質的に同一である。
The etching apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 6 is different from the etching apparatus according to the third embodiment shown in FIG. Substantially the same as the device.

【0083】本実施例においては、第3実施例の場合と
同様に、イオンビームの方向を揃え、且つその速度をも
適切に制御できると共に、中性化室14内でイオンビー
ムから生成する中性ビームを、化学的に励起された状態
にすることができるため、高精度なエッチングを更に高
速で行うことが可能となる。
In the present embodiment, similarly to the third embodiment, the direction of the ion beam can be aligned and the speed thereof can be appropriately controlled. Since the active beam can be brought into a chemically excited state, highly accurate etching can be performed at a higher speed.

【0084】図14は、励起装置34によりイオンビー
ムから電荷交換反応により生成する中性ビームを該反応
と同時に励起状態の中性ビームに変換する原理を概念的
に示したエネルギ状態図である。
FIG. 14 is an energy phase diagram conceptually showing the principle of converting a neutral beam generated from an ion beam by a charge exchange reaction by the excitation device 34 into a neutral beam in an excited state simultaneously with the reaction.

【0085】励起装置34を備えていない場合の電荷交
換反応においては、ターゲットガスTは図中Aで示す基
底状態にあり、生成する中性ビームNもBで示す基底状
態にある。
In the charge exchange reaction without the excitation device 34, the target gas T is in the ground state indicated by A in the figure, and the generated neutral beam N is also in the ground state indicated by B.

【0086】本実施例においては、励起装置34によ
り、ターゲットガスTをA* で示す励起状態にすること
ができるため、電荷交換反応によって生成する中性ビー
ムNをB* で示す励起状態にすることができる。その
際、励起装置34で発生させた励起状態の中性粒子がイ
オンビームIと電荷交換する空間に輸送されるまでは励
起状態を保つ、即ち励起状態の寿命がある一定時間ある
こと、及びターゲットガスTの励起状態A* とイオン状
態A+ とのエネルギギャップΔET と、イオンビームI
の励起状態B* とイオン状態B+ (元のイオンビーム)
とのエネルギギャップΔEi がほとんど等しいか、又は
ΔET <ΔEi であることが条件となる。
In this embodiment, since the target gas T can be brought into the excited state indicated by A * by the excitation device 34, the neutral beam N generated by the charge exchange reaction is brought into the excited state indicated by B *. be able to. At that time, the excited state is maintained until the neutral particles in the excited state generated by the excitation device 34 are transported to the space where the charge exchange with the ion beam I is performed. The energy gap ΔE T between the excited state A * and the ion state A + of the gas T and the ion beam I
Excited state B * and ion state B + (original ion beam)
The condition is that the energy gaps ΔE i are almost equal or ΔE T <ΔE i .

【0087】一般に、イオンビーム粒子種とターゲット
中性粒子種が同種の場合には、ΔE T =ΔEi であるこ
とから、電荷交換反応には同一粒子種を用いることが望
ましいが、異種粒子間でも条件によっては可能である。
又、要求される励起状態の中性粒子の寿命は、装置サイ
ズにより異なるが、通常μsec 程度以上あればよい。
In general, ion beam particle species and target
When the neutral particle species is the same, ΔE T= ΔEiIs
Therefore, it is desirable to use the same particle species for the charge exchange reaction.
Preferably, it is possible even between different kinds of particles depending on conditions.
The required lifetime of the neutral particles in the excited state is determined by the equipment size.
Although it differs depending on the size, it is usually sufficient if it is about μsec or more.

【0088】なお、本実施例では、励起装置34とし
て、X線発生装置や、紫外、可視又は赤外のいずれかの
光発生装置を用い、電荷交換反応により生成した後の中
性ビームを光励起しても良く、更には低エネルギの電子
ビーム発生装置を用い、電子衝突により中性ビームを励
起しても良い。又、励起装置34の設置位置は、図13
に示した位置に限定されるものでなく、中性粒子を励起
できる位置であれば任意に変更可能である。
In the present embodiment, an X-ray generator or any one of ultraviolet, visible and infrared light generators is used as the excitation device 34, and the neutral beam generated by the charge exchange reaction is photoexcited. Alternatively, a neutral beam may be excited by electron collision using a low energy electron beam generator. The installation position of the excitation device 34 is shown in FIG.
The position is not limited to the position shown in the above, and can be arbitrarily changed as long as the position can excite neutral particles.

【0089】次に、前記第3及び第4実施例のエッチン
グ装置を用いて、シリコン基板上に被着されているポリ
シリコン層を実際にエッチングした結果を説明する。
Next, the results of actually etching the polysilicon layer deposited on the silicon substrate using the etching apparatuses of the third and fourth embodiments will be described.

【0090】プラズマ室10ではCl 2 ガスをプラズマ
化し、生成したプラズマから中性化室14にCl + 及び
Cl 2 + からなるイオンビームを引出し、該イオンビー
ムを電荷交換反応により中性化して中性ビームを生成さ
せ、該中性ビームでホルダ26に取付けてあるシリコン
基板S上のポリシリコン層をエッチングしたところ、図
15に示す結果が得られた。
In the plasma chamber 10, Cl 2 gas is turned into plasma, an ion beam composed of Cl + and Cl 2 + is extracted from the generated plasma into the neutralization chamber 14, and the ion beam is neutralized by a charge exchange reaction to be neutralized. When a neutral beam was generated and the polysilicon layer on the silicon substrate S attached to the holder 26 was etched with the neutral beam, the result shown in FIG. 15 was obtained.

【0091】この図15には、第3及び第4実施例のエ
ッチング装置をそれぞれ適用した場合の結果(エッチン
グ速度)と共に、比較のために従来法による結果と、参
考のために前記第1、第2実施例の結果とを併せて示し
てある。なお、ここで使用した従来法は、図31に示す
構造の装置を用いた場合である。
FIG. 15 shows the results (etching rates) when the etching apparatuses of the third and fourth embodiments were applied, the results obtained by the conventional method for comparison, and the results of the first and second examples for reference. The results of the second embodiment are also shown. The conventional method used here is a case where an apparatus having a structure shown in FIG. 31 is used.

【0092】第1〜第4実施例の各エッチング装置で
は、イオンビームの初期のエネルギ、そのフラックス及
び中性化室14のガス圧力はいずれも等しく設定し、そ
れぞれ500e V、1m A/cm2 、3×10-4Torr と
した。又、第3及び第4実施例では、イオンビームを5
0e Vまで減速させ、特に第4実施例では励起装置34
として励起状態の中性粒子発生させるためのRF放電プ
ラズマ装置を用い、励起状態のCl * 原子及びCl 2 *
分子を発生させた。
In each of the etching apparatuses of the first to fourth embodiments, the initial energy of the ion beam, the flux thereof, and the gas pressure of the neutralization chamber 14 are all set to be equal, and are 500 eV and 1 mA / cm 2 , respectively. , 3 × 10 −4 Torr. In the third and fourth embodiments, the ion beam
0 eV, and especially in the fourth embodiment, the excitation device 34
Using an RF discharge plasma apparatus for generating neutral particles in an excited state, the Cl * atoms and Cl 2 * in the excited state .
Generated molecule.

【0093】第3及び第4実施例のエッチング装置によ
れば、いずれも十分に実用的なエッチングレート(速
度)1500〜2000Å/min を得ることができた。
又、前述した第1及び第2実施例のエッチング装置によ
っても、従来法に比べ10倍以上のエッチングレートを
得ることができた。
According to the etching apparatuses of the third and fourth embodiments, it was possible to obtain a sufficiently practical etching rate (rate) of 1500 to 2000 ° / min.
Also, with the etching apparatuses of the first and second embodiments described above, an etching rate 10 times or more as compared with the conventional method could be obtained.

【0094】図16は、本発明に係る第5実施例のエッ
チング装置に適用される1つの静磁場レンズを示す概略
断面図である。
FIG. 16 is a schematic sectional view showing one static magnetic field lens applied to the etching apparatus of the fifth embodiment according to the present invention.

【0095】本実施例のエッチング装置は、前記図1に
示した静電場レンズ(第1電極28、第2電極30)の
代わりに、上記図16に示した静磁場レンズ36を1又
は2以上配設した以外は、前記第1実施例のエッチング
装置と実質的に同一である。
The etching apparatus of the present embodiment uses one or more static magnetic field lenses 36 shown in FIG. 16 instead of the electrostatic field lenses (first electrode 28 and second electrode 30) shown in FIG. Except for the arrangement, it is substantially the same as the etching apparatus of the first embodiment.

【0096】図16には、静磁場レンズ36を、中性化
室14の円筒中心をZ軸とした場合に、該Z軸を含む面
における断面で示してあり、この静磁場レンズ36は、
Z軸に回転対称な構造を有している。上記静磁場レンズ
36は、一部を切り欠いた四角形のフレーム形状の断面
を有するヨーク36Aと、該ヨークに嵌入されたコイル
36Bとで構成され、内径d の空間をイオンビームが通
過するようになっている。
FIG. 16 shows the static magnetic field lens 36 in a cross section in a plane including the Z axis when the center of the cylinder of the neutralization chamber 14 is set to the Z axis.
It has a structure that is rotationally symmetric about the Z axis. The static magnetic field lens 36 is composed of a yoke 36A having a rectangular frame-shaped cross section with a part cut away, and a coil 36B fitted in the yoke so that the ion beam passes through a space having an inner diameter d. Has become.

【0097】この静磁場レンズ36で形成される磁場形
状(Z軸上の磁場強度分布)は、図16に示すように鐘
状になるようにする。このZ軸上の磁場強度分布は、次
の(1)式で与えられる。又、このときの静磁場レンズ
の焦点距離f は、次の(2)式で表わされる。
The shape of the magnetic field (magnetic field intensity distribution on the Z axis) formed by the static magnetic field lens 36 is made to be bell-shaped as shown in FIG. The magnetic field strength distribution on the Z axis is given by the following equation (1). The focal length f of the static magnetic field lens at this time is expressed by the following equation (2).

【0098】 B(Z )=B0 /{1+(Z/d )2 } …(1) f =d /sin (π/ω) …(2) ω=(1+ k2 1/2 ここで、k はレンズの強さを表わすパラメータであり、
コイル電流とコイルの巻数に比例する。
B (Z) = B 0 / {1+ (Z / d) 2 } (1) f = d / sin (π / ω) (2) ω = (1 + k 2 ) 1/2 where , K are parameters representing the strength of the lens,
It is proportional to the coil current and the number of turns of the coil.

【0099】本実施例においては、上記のような強度分
布の磁場を形成することにより、イオンビームを収束さ
せることができる。静磁場レンズは、静電場レンズに比
べてその形状が大きくなるが、広範囲のビームエネルギ
に対応できる利点があり、この静磁場レンズをZ軸方向
に、例えば2段以上並設することによりイオンビームの
発散を抑制することができる。
In this embodiment, the ion beam can be converged by forming a magnetic field having the above-described intensity distribution. Although the static magnetic field lens has a larger shape than the electrostatic field lens, it has the advantage of being able to cope with a wide range of beam energies. Divergence can be suppressed.

【0100】従って、本実施例によれば、前記第1〜第
4実施例の場合と同様に、イオンビームの発散を防止
し、その方向を揃えることができるので、中性ビームに
よる高異方性のエッチングが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, as in the first to fourth embodiments, the divergence of the ion beam can be prevented and its direction can be uniformed. Etching becomes possible.

【0101】なお、本実施例のエッチング装置には、前
記第3実施例の場合と同様に速度制御電極32を配設し
ても、又、励起装置34を付設しても、更には第4実施
例と同様にこれら2つを併設してもよい。
In the etching apparatus of the present embodiment, the speed control electrode 32 may be provided similarly to the third embodiment, or the excitation apparatus 34 may be provided. These two may be provided side by side similarly to the embodiment.

【0102】図17は、本発明に係る第6実施例のエッ
チング装置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a schematic structure of an etching apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【0103】本実施例のエッチング装置では、2枚のイ
オン反発電極22を近接配置し、それぞれに形成されて
いる微細孔の位置を面方向で一致させ、この2枚のイオ
ン反発電極22をコリメータ38として機能させるよう
にしてあるため、前記第1〜第5実施例で用いた静電場
レンズや静磁場レンズは除いてある。又、ホルダ26に
取付けられている被処理基板Sの処理面(表面)を、該
処理面に対して平行な方向(中性ビームの入射方向に対
して垂直な方向)に移動できるように、該ホルダ26が
移動可能となっている。
In the etching apparatus of this embodiment, two ion repulsion electrodes 22 are arranged close to each other, the positions of the fine holes formed in the two are aligned in the plane direction, and the two ion repulsion electrodes 22 are collimated. 38, the electrostatic field lens and the static magnetic field lens used in the first to fifth embodiments are excluded. Also, the processing surface (surface) of the processing target substrate S attached to the holder 26 can be moved in a direction parallel to the processing surface (a direction perpendicular to the neutral beam incident direction). The holder 26 is movable.

【0104】本実施例のエッチング装置は、上記特徴を
有する以外は、前記第1実施例のエッチング装置と実質
的に同一である。但し、電磁石20は複数に分割され、
ガス導入管19が明示してある。
The etching apparatus of this embodiment is substantially the same as the etching apparatus of the first embodiment, except for the features described above. However, the electromagnet 20 is divided into a plurality,
The gas inlet pipe 19 is clearly shown.

【0105】図18は、上記エッチング装置のホルダ2
6を、そこに取付けられている基板Sの処理面に垂直な
方向から見た場合の拡大平面図である。
FIG. 18 shows the holder 2 of the etching apparatus.
FIG. 6 is an enlarged plan view when 6 is viewed from a direction perpendicular to a processing surface of a substrate S attached thereto.

【0106】本実施例では、図18に示すように、ホル
ダ26が、該ホルダに取付けられている基板Sの略中心
を回転中心Oにして同軸回転するようになされている。
従って、ホルダ26を同軸回転することにより、該ホル
ダ26に取付けられている基板Sの処理面に対しても同
様に同軸回転を与えることが可能となっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 18, the holder 26 is coaxially rotated about the center O of rotation of the substrate S mounted on the holder.
Therefore, by coaxially rotating the holder 26, it is possible to similarly apply coaxial rotation to the processing surface of the substrate S attached to the holder 26.

【0107】本実施例においては、前記の如く2枚のイ
オン反発電極22が中性粒子ビームの方向を制限するコ
リメータ38を構成しているため、基板Sを固定した状
態では該基板S上には該イオン反発電極22に起因する
中性ビームフラックスの分布の偏りが生じ、処理ムラが
発生することになるが、前記の如く、ホルダ26を同軸
回転するようにしたので、処理ムラの発生を防止するこ
とが可能となる。
In this embodiment, since the two ion repulsion electrodes 22 constitute the collimator 38 for limiting the direction of the neutral particle beam as described above, the substrate S is fixed on the substrate S in a fixed state. However, the unevenness of the distribution of the neutral beam flux caused by the ion repulsion electrode 22 occurs, causing processing unevenness. As described above, since the holder 26 is coaxially rotated, the processing unevenness is reduced. This can be prevented.

【0108】但し、上記図18に示したようにホルダ2
6に1枚の基板Sを取付けた場合には、上記のような同
軸回転運動をさせると、被処理基板Sの回転中心Oに当
る部分は該回転運動の影響を受けないことになる。従っ
て、回転中心Oの基板Sは、それ以外の部分との間で処
理速度の差が生じるという欠点があるが、該中心以外の
部分は均一に中性ビームが照射されることになるため、
同軸回転をしない場合と比べて処理ムラを格段に小さく
することができる。
However, as shown in FIG.
In the case where one substrate S is attached to 6, when the above-described coaxial rotation is performed, the portion of the substrate S to be processed which is in contact with the rotation center O is not affected by the rotation. Therefore, the substrate S at the center of rotation O has a disadvantage that a difference in processing speed occurs between the other portion and the other portion. However, since the portion other than the center is uniformly irradiated with the neutral beam,
Processing unevenness can be significantly reduced as compared with the case where coaxial rotation is not performed.

【0109】又、上記欠点も、ホルダ26に複数の基板
Sを取付けて同時処理する場合であれば、各基板Sをホ
ルダ26の回転中心Oを外して取付けることにより解消
することができる。
In addition, in the case where a plurality of substrates S are mounted on the holder 26 for simultaneous processing, the above drawbacks can be solved by mounting each substrate S with the rotation center O of the holder 26 removed.

【0110】次に、本発明に係る第7実施例のエッチン
グ装置について説明する。本実施例のエッチング装置
は、図18に相当する図19に示すように、ホルダ26
が偏心回転可能になっている以外は、前記第6実施例の
エッチング装置と実質的に同一である。
Next, an etching apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 19 corresponding to FIG.
Is substantially the same as the etching apparatus of the sixth embodiment, except that is capable of eccentric rotation.

【0111】即ち、ホルダ26に1枚の基板Sを取付け
る場合、前記図18と同一のOを中心とする同軸回転と
同時に、該中心を外れたO′を回転中心とする偏心回転
をホルダ26に可能としたものである。
That is, when a single substrate S is mounted on the holder 26, the same coaxial rotation about the same O as that of FIG. It was made possible.

【0112】本実施例においては、ホルダ26の偏心回
転運動に従って被処理基板Sの略中心に位置する同軸回
転中心Oも該基板Sの処理面に平行な方向に運動するた
め、前記第6実施例の場合のように回転中心Oに当る被
処理基板Sとその他の部分との間に処理ムラが生じるこ
とはなくなるため、基板Sが1枚の場合でも全体に一様
な処理が可能となる。
In this embodiment, the coaxial rotation center O located substantially at the center of the substrate S to be processed also moves in a direction parallel to the processing surface of the substrate S in accordance with the eccentric rotation of the holder 26. As in the case of the example, the processing unevenness does not occur between the processing target substrate S corresponding to the rotation center O and the other portions, so that even with the single substrate S, the entire processing can be performed uniformly. .

【0113】次に、本発明に係る第8実施例のエッチン
グ装置について説明する。本実施例のエッチング装置
は、前記図18に相当する図20に示すように、ホルダ
26がOを中心とする同軸回転と、基板Sの処理面に平
行な方向の直線往復運動とを同時に可能とした以外は、
前記第6実施例のエッチング装置と実質的に同一であ
る。
Next, an etching apparatus according to an eighth embodiment of the present invention will be described. In the etching apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 20 corresponding to FIG. 18, the holder 26 can simultaneously perform coaxial rotation about O and linear reciprocating motion in a direction parallel to the processing surface of the substrate S. Except for
This is substantially the same as the etching apparatus of the sixth embodiment.

【0114】本実施例においては、ホルダ26を同軸回
転させると同時に、直進往復運動をするようにしたの
で、基板Sに対して全体に亘って一様な処理を行うこと
が可能となる。本実施例では、同軸回転を採用している
ので、前記第7実施例に比べて装置構造は簡単になる
が、例えば、被処理基板Sの全体に均一に中性ビームを
照射するために該基板Sの直径に相当する距離だけ往復
運動させるのであれば、その長さ分だけ装置を大きくす
る必要がある。
In this embodiment, since the holder 26 is coaxially rotated and simultaneously reciprocates in a straight line, uniform processing can be performed on the entire substrate S. In the present embodiment, since the coaxial rotation is adopted, the device structure is simpler than that of the seventh embodiment. However, for example, in order to uniformly irradiate the neutral beam to the entire substrate S to be processed, If the reciprocating movement is performed by a distance corresponding to the diameter of the substrate S, it is necessary to increase the size of the apparatus by the length.

【0115】次に、本発明に係る第9実施例のエッチン
グ装置について説明する。本発明のエッチング装置は、
その要部を図21に示すように、ホルダ26に、該ホル
ダ26を、基板Sの処理面に対して垂直方向、即ちイオ
ン反発電極22の方向に進退動可能になされている以外
は、図17に示した前記第6実施例のエッチング装置と
実質的に同一である。但し、ホルダ26の摺動軸26A
には、動作時に異物が装置内に拡散しないようにベロー
ズ40が取付けられている。
Next, an etching apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described. The etching apparatus of the present invention includes:
As shown in FIG. 21, the main part of the holder 26 is similar to that shown in FIG. 21 except that the holder 26 can be moved back and forth in the direction perpendicular to the processing surface of the substrate S, that is, in the direction of the ion repulsion electrode 22. This is substantially the same as the etching apparatus of the sixth embodiment shown in FIG. However, the sliding shaft 26A of the holder 26
Is fitted with a bellows 40 to prevent foreign matter from diffusing into the apparatus during operation.

【0116】本実施例においては、処理室16における
中性ビーム源であるコリメータ(2枚のイオン反発電極
22)38とホルダ26との間の距離を可変としたの
で、基板Sの処理面を該コリメータ38に対して適切な
離間距離に調整することが可能となる。従って、上記コ
リメータ38を通過した中性ビームの指向性が高い場合
には、該コリメータ38と被処理基板Sの距離が近いと
該コリメータ38の影、即ちコリメータによって中性ビ
ームが通過しなかった部分が被処理基板Sに転写され、
処理ムラが生じることになるが、コリメータ38を通過
した中性ビームの発散の程度に合せて、基板Sをコリメ
ータ38から適切な距離に設定することにより、処理ム
ラが発生することを防止できる。
In this embodiment, since the distance between the collimator (two ion repulsion electrodes 22) 38, which is a neutral beam source, in the processing chamber 16 and the holder 26 is variable, the processing surface of the substrate S can be changed. It is possible to adjust the separation distance to the collimator 38 appropriately. Therefore, when the directivity of the neutral beam passing through the collimator 38 is high, if the distance between the collimator 38 and the substrate S to be processed is short, the shadow of the collimator 38, that is, the neutral beam does not pass by the collimator. The part is transferred to the substrate S to be processed,
Although processing unevenness occurs, the processing unevenness can be prevented by setting the substrate S at an appropriate distance from the collimator 38 in accordance with the degree of divergence of the neutral beam passing through the collimator 38.

【0117】即ち、図22に基板Sとコリメータ38と
の関係を示すように、コリメータ38を通過した中性ビ
ームに重なりが生じる位置に該基板Sを設定することに
より、中性ビームの指向性に起因する処理ムラの発生を
有効に防止することが可能となり、一様処理が可能とな
る。
That is, as shown in FIG. 22, the relationship between the substrate S and the collimator 38, the directivity of the neutral beam is set by setting the substrate S at a position where the neutral beam passing through the collimator 38 overlaps. , It is possible to effectively prevent the occurrence of processing unevenness, and uniform processing becomes possible.

【0118】図23は、本発明に係る第10実施例の特
徴を示す、前記図17に示すA−A断面に相当する概略
断面図である。
FIG. 23 is a schematic sectional view corresponding to the AA section shown in FIG. 17 showing the features of the tenth embodiment according to the present invention.

【0119】本実施例のエッチング装置は、上記図23
に示すように、イオン反発電極22を、3つのギア50
A〜50Cで支持すると共に、基板Sの処理面に対して
平行な方向(中性ビームの入射方向に対して垂直な方
向)に回転可能になされている以外は、図17に示した
前記第6実施例のエッチング装置と実質的に同一であ
る。
The etching apparatus of this embodiment is similar to that of FIG.
As shown in FIG.
A to 50C, and can be rotated in a direction parallel to the processing surface of the substrate S (a direction perpendicular to the direction of incidence of the neutral beam). This is substantially the same as the etching apparatus of the sixth embodiment.

【0120】図24は、上記エッチング装置の内部を縦
方向から見た場合のイオン反発電極22と、その近傍を
拡大して示した要部断面図であり、図25は上記要部を
図24の上方から見た部分平面図である。
FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view showing the ion repulsion electrode 22 and its vicinity when the inside of the etching apparatus is viewed from the vertical direction, and FIG. FIG. 4 is a partial plan view seen from above.

【0121】上記エッチング装置では、ギア50Aのみ
に、中性化室14の真空容器14Aの外に設置したモー
タ52から動力が伝達され、該ギア50Aによって2枚
の円盤状のイオン反発電極22が回転駆動されるように
なっている。
In the above etching apparatus, power is transmitted only to the gear 50A from the motor 52 installed outside the vacuum chamber 14A of the neutralization chamber 14, and the two disk-like ion repulsion electrodes 22 are transmitted by the gear 50A. It is designed to be driven to rotate.

【0122】上記イオン反発電極22の回転駆動機構に
ついて詳細に説明する。上記モータ52からの回転駆動
力は、回転導入機54を通してギアケース56内に位置
するウォームギア58にシャフト58Aを介して伝達さ
れ、その駆動力は同ギアケース56内の平ギア60に、
方向を90°変更された回転駆動力として伝達される。
The rotation driving mechanism of the ion repulsion electrode 22 will be described in detail. The rotational driving force from the motor 52 is transmitted through a rotation introducing device 54 to a worm gear 58 located in a gear case 56 via a shaft 58A, and the driving force is transmitted to a flat gear 60 in the gear case 56.
It is transmitted as a rotational driving force whose direction has been changed by 90 °.

【0123】上記平ギア60は、ギア取付プレート62
に支持された回転軸64の端部に接続され、該回転軸6
4の他端側に前記ギア50Aが同様に接続されている。
このギア50Aは、中間にアルミナ等からなる絶縁スペ
ーサ66を介在させ、互いに絶縁された2枚で構成さ
れ、下側のギア50Aは、上記ギア取付プレート62と
の間に介設された絶縁スペーサ66により装置本体から
も絶縁されている。
The flat gear 60 is provided with a gear mounting plate 62.
Connected to the end of a rotating shaft 64 supported by
The other end of the gear 4 is similarly connected to the gear 50A.
The gear 50A is composed of two sheets insulated from each other with an insulating spacer 66 made of alumina or the like interposed therebetween. The lower gear 50A is an insulating spacer provided between the gear 50A and the gear mounting plate 62. 66 also insulates itself from the apparatus body.

【0124】上記2枚のギア50Aは、それぞれ2枚の
イオン反発電極22の周囲に同一ピッチで形成されてい
るギア山に噛合されている。
The two gears 50A are meshed with gear ridges formed at the same pitch around the two ion repulsion electrodes 22, respectively.

【0125】上記ギア50Aは、イオン反発電極22に
回転駆動力を伝達すると共に、該イオン反発電極22に
所望の電圧を印加するための導体としても機能してい
る。即ち、図25に示すように、ギア50Aでは、その
ガイド外周に円盤68が接触されており、その接触の強
さがバネ70で調整可能になっている。この円盤68
は、軸68Aを中心に回転し、その回転軸68Aはアー
ム72の一端に固定され、該アーム72の他端は、アル
ミナ等の絶縁材料からなる支持軸74に回転可能に支持
されている。そして、上記アーム72にはフィールドス
ルー76を介して導入されたリード線78により電圧が
印加されるようになっている。
The gear 50A transmits a rotational driving force to the ion repulsion electrode 22, and also functions as a conductor for applying a desired voltage to the ion repulsion electrode 22. That is, as shown in FIG. 25, in the gear 50 </ b> A, the disk 68 is in contact with the outer periphery of the guide, and the strength of the contact can be adjusted by the spring 70. This disk 68
Rotates about a shaft 68A, and the rotation shaft 68A is fixed to one end of an arm 72, and the other end of the arm 72 is rotatably supported by a support shaft 74 made of an insulating material such as alumina. A voltage is applied to the arm 72 by a lead wire 78 introduced through a field through 76.

【0126】前記アーム72、円盤68、ギア50A、
イオン反発電極22はいずれも金属製であるため、アー
ム72にリード線78を介して電圧を印加することによ
り、イオン反発電極22に所望の電圧を印加することが
可能となっている。なお、図中80は遮閉板であり、前
記図25では該遮閉板80を除いてある。
The arm 72, the disk 68, the gear 50A,
Since each of the ion repulsion electrodes 22 is made of metal, it is possible to apply a desired voltage to the ion repulsion electrode 22 by applying a voltage to the arm 72 via the lead wire 78. In FIG. 25, reference numeral 80 denotes a shielding plate. In FIG. 25, the shielding plate 80 is omitted.

【0127】以上詳述した如く、本実施例によれば、2
枚のイオン反発電極22に対してそれぞれ所望の電圧を
印加することができると共に、そのモータ52の回転駆
動力を2つのギア50Aに伝達することにより、それぞ
れに噛合されている2枚のイオン反発電極22を同軸回
転させることができるので、該イオン反発電極22が固
定されている場合に、それがコリメータとして機能する
ためにイオン反発電極22の開口パターンが被処理基板
Sに転写されて生じていた処理ムラを有効に防止するこ
とができ、該基板Sを一様処理することが可能となる。
As described in detail above, according to the present embodiment, 2
A desired voltage can be applied to each of the ion repulsion electrodes 22, and the rotational driving force of the motor 52 is transmitted to the two gears 50A, so that the two ion repulsion electrodes meshed with each other. Since the electrode 22 can be rotated coaxially, when the ion repulsion electrode 22 is fixed, it functions as a collimator, so that the opening pattern of the ion repulsion electrode 22 is transferred to the substrate S to be processed. The processing unevenness can be effectively prevented, and the substrate S can be uniformly processed.

【0128】前記エッチング装置では、イオン反発電極
22が真円形状の場合を示したが、該電極22が真円形
状である場合には、その回転中心は移動しないため、ホ
ルダ26に1枚の被処理基板Sが取付けられている場合
には、該基板Sの中心付近に処理ムラが生じることにな
るため、この場合にはホルダ26を中性ビームと垂直方
向(基板Sの処理面に平行な方向)に平行移動する機構
を取入れ、同方向に移動させることが望ましい。このよ
うにすることにより、被処理基板Sが1枚の場合でも全
体に亘って一様な処理を確実に行うことが可能となる。
In the above-mentioned etching apparatus, the case where the ion repulsion electrode 22 has a perfect circular shape has been described. However, when the electrode 22 has a perfect circular shape, the center of rotation does not move. If the substrate S to be processed is attached, processing unevenness occurs near the center of the substrate S. In this case, the holder 26 is placed in a direction perpendicular to the neutral beam (parallel to the processing surface of the substrate S). It is desirable to incorporate a mechanism that translates in the same direction and move in the same direction. In this way, even when the number of substrates S to be processed is one, uniform processing can be reliably performed over the entirety.

【0129】なお、イオン反発電極22を回転駆動する
ためのモータ52は、表面処理に塩素やフッ素系等の化
学的に活性なガスを用いる場合には、前述した如く真空
容器14Aの外に設置した方がよいが、場合によっては
真空容器14A内に設置してもよい。
When a chemically active gas such as chlorine or fluorine is used for the surface treatment, the motor 52 for rotationally driving the ion repulsion electrode 22 is installed outside the vacuum vessel 14A as described above. Although it is better to perform it, it may be installed in the vacuum vessel 14A in some cases.

【0130】又、ギア50Aに電圧を印加するためには
摺動部分を真空容器14A内に設置しない方が装置内を
清浄に保つことができることから、前記円盤68を用い
ることが望ましいが、DCモータに使用されているブラ
ッシ端子を用いてもよい。
In order to apply a voltage to the gear 50A, it is preferable to use the disk 68 because it is possible to keep the inside of the apparatus clean if the sliding portion is not installed in the vacuum vessel 14A. A brush terminal used for a motor may be used.

【0131】又、イオン反発電極22は真円状でなく、
例えば楕円形状にしてもよい。この場合は、ギア50A
を固定し、残りのギア50B、50Cを回転面に対して
平行移動可能とすることにより楕円形状のイオン反発電
極を同様に回転させることができる。
The ion repulsion electrode 22 is not a perfect circle,
For example, the shape may be elliptical. In this case, the gear 50A
Is fixed, and the remaining gears 50B and 50C can be moved in parallel with respect to the rotation plane, whereby the elliptical ion repulsion electrode can be similarly rotated.

【0132】このように、イオン反発電極22を楕円形
状にする場合には、イオン反発電極上に配設してあるコ
リメータ用の多孔は、該電極の回転によって基板Sに対
していずれの孔もその位置を変えるようにできるため、
ホルダ26を平行移動させずに処理ムラを解消すること
ができる。又、イオン反発電極22を楕円形状にする場
合には、上記のようにホルダを移動させる機構が必要な
いため、装置構造を簡略化でき、それ故に安価に制作で
きるという利点もある。
As described above, when the ion repelling electrode 22 is formed in an elliptical shape, the hole for the collimator provided on the ion repelling electrode is turned to any hole with respect to the substrate S by the rotation of the electrode. Because you can change that position,
Processing unevenness can be eliminated without moving the holder 26 in parallel. In the case where the ion repulsion electrode 22 is formed in an elliptical shape, the mechanism for moving the holder as described above is not required, so that there is an advantage that the structure of the device can be simplified, and therefore, the device can be manufactured at low cost.

【0133】図26は、本発明に係る第11実施例のエ
ッチング装置を示す、前記図17に相当する概略断面図
である。
FIG. 26 is a schematic sectional view corresponding to FIG. 17 showing an etching apparatus of an eleventh embodiment according to the present invention.

【0134】本実施例のエッチング装置は、イオン反発
電極22とホルダ26との間に、円盤状のシャッタ82
を、その縁部近傍に取付けた回転軸82Aを中心に回転
可能に配設すると共に、該シャッタ82を回転可能とす
るための移動スペースとして、処理室16の壁部の一部
を拡径してある以外は、前記第6実施例のエッチング装
置(図17)と実質的に同一である。
The etching apparatus according to the present embodiment includes a disc-shaped shutter 82 between the ion repulsion electrode 22 and the holder 26.
Is provided so as to be rotatable around a rotation shaft 82A mounted near the edge thereof, and a part of a wall portion of the processing chamber 16 is enlarged in diameter as a moving space for enabling the shutter 82 to rotate. Otherwise, the etching apparatus is substantially the same as the etching apparatus of the sixth embodiment (FIG. 17).

【0135】図27は、上記シャッタ82のみを拡大し
て示した斜視図であり、このシャッタ82は、炭素
(C)で形成されている。
FIG. 27 is an enlarged perspective view showing only the shutter 82. The shutter 82 is made of carbon (C).

【0136】本実施例においては、上記の如く、イオン
反発電極22とホルダ26との間にシャッタ82を配設
したので、エッチング装置の運転時には、該シャッタ8
2を拡径部16Aに収容しておくことにより、被処理基
板Sに対して中性ビームによる高異方性のエッチングを
行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the shutter 82 is provided between the ion repulsion electrode 22 and the holder 26.
By accommodating 2 in the enlarged diameter portion 16A, the substrate S to be processed can be subjected to highly anisotropic etching with a neutral beam.

【0137】上記基板Sの処理が終了し、それを次の基
板Sと交換する時には、上記シャッタ82を回転軸82
Aを中心に回転させ、図26に示した位置に移動させる
ことにより、該基板Sに対する中性ビームの照射を遮断
することができるため、その交換を行うことができる。
When the processing of the substrate S is completed and it is to be replaced with the next substrate S, the shutter 82 is
By rotating the substrate A around the center and moving it to the position shown in FIG. 26, the irradiation of the substrate S with the neutral beam can be cut off, so that the substrate S can be replaced.

【0138】従って、本実施例によれば、イオン反発電
極22の後方で中性ビームを遮断できるので、基板Sの
交換時にもエッチング装置の運転を継続でき、プラズマ
室10、イオン引出電極12、中性化室14及びイオン
反発電極22等を同一状態に維持できるため、交換後の
基板Sを、前回の処理と同一の運転条件の下で処理する
ことが可能となる。従って、各処理毎に基板Sに対する
一様な処理を安定した条件の下で行うことが可能とな
る。
Therefore, according to the present embodiment, since the neutral beam can be cut off behind the ion repulsion electrode 22, the operation of the etching apparatus can be continued even when the substrate S is replaced, and the plasma chamber 10, the ion extraction electrode 12, Since the neutralization chamber 14, the ion repulsion electrode 22, and the like can be maintained in the same state, the replaced substrate S can be processed under the same operating conditions as the previous processing. Therefore, it is possible to perform uniform processing on the substrate S for each processing under stable conditions.

【0139】又、本実施例によれば、イオン反発電極2
2の後方で中性ビームのみをシャッタ82で遮断するよ
うにしたので、シャッタを中性化室14に設置してイオ
ンビームを遮断する場合に比べて、シャッタのスパッタ
リング量を大幅に低減できるので、装置内を清浄な状態
に維持することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the ion repulsion electrode 2
Since only the neutral beam is blocked by the shutter 82 behind the shutter 2, the sputtering amount of the shutter can be greatly reduced as compared with the case where the shutter is installed in the neutralization chamber 14 and the ion beam is blocked. Thus, the inside of the apparatus can be maintained in a clean state.

【0140】なお、本実施例では、炭素で形成されたシ
ャッタ82を用いたが、これに限定されない。
In the present embodiment, the shutter 82 made of carbon is used, but the invention is not limited to this.

【0141】シャッタ82の形成材料としては、中性ビ
ーム照射によるスパッタリングイールドは小さく、且つ
加工し易いことが望ましい。加工性を考えると金属がよ
いが、スパッタリングイールドを考えると、C、Ti 、
V、W、Mo 、Co 、Cr 、Ni 、Cu 、Au の順に大
きくなる。これを参考にすると共に、使用する中性ビー
ム種との兼ね合いから実際の材料を選定することができ
る。中でも、炭素(C)は、スパッタリングイールドが
チタン(Ti )の1/10程度と小さいので、化学的に
不活性なアルゴン(Ar )、キセノン(Xe )等の中性
ビームを使用する場合に好適である。
As a material for forming the shutter 82, it is desirable that the sputtering yield by the neutral beam irradiation is small and the processing is easy. Considering workability, metal is good, but considering sputtering yield, C, Ti,
V, W, Mo, Co, Cr, Ni, Cu, and Au increase in this order. While referring to this, the actual material can be selected in consideration of the neutral beam type to be used. Among them, carbon (C) is suitable when a neutral beam such as argon (Ar) or xenon (Xe), which is chemically inert, is used because the sputtering yield is as small as about 1/10 of titanium (Ti). It is.

【0142】又、シャッタの材料としてセラミック等の
絶縁材料を用いる場合には、Al 23 、Si C、Si
2 等の順にスパッタリングイールドが小さいので、こ
れを参考にしてその選定を行うことができる。
When an insulating material such as ceramic is used as the shutter material, Al 2 O 3 , SiC, Si
Since the sputtering yield is smaller in the order of O 2 and the like, the selection can be made with reference to this.

【0143】なお、本実施例では、不使用時にシャッタ
82を収容しておくために真空容器の一部に拡径部16
Aを形成したが、エッチング装置の真空容器の径全体を
シャッタ82が移動できる大きさにしてもよい。但し、
このように径全体を大きくする場合には、装置を連続運
転している限りは不都合がないが、例えばメンテナンス
時に真空排気を行う場合には、真空容器の体積が大きい
ことから、所要時間が長くなってしまうというデメリッ
トが生じるため、図26に示したように部分的な拡径部
16Aを設ける方が合理的である。
In this embodiment, in order to store the shutter 82 when not in use, a part of the enlarged diameter portion 16
Although A is formed, the entire diameter of the vacuum vessel of the etching apparatus may be made large enough to allow the shutter 82 to move. However,
When the entire diameter is increased in this way, there is no inconvenience as long as the apparatus is continuously operated, but, for example, when evacuating during maintenance, the required time is long because the volume of the vacuum vessel is large. Since a disadvantage arises, it is more reasonable to provide a partially enlarged portion 16A as shown in FIG.

【0144】図28は、本発明に係る第12実施例のエ
ッチング装置を示す、前記図26に相当する概略断面図
である。
FIG. 28 is a schematic sectional view corresponding to FIG. 26, showing an etching apparatus of a twelfth embodiment according to the present invention.

【0145】本実施例のエッチング装置は、シャッタ8
2としてカメラ式シャッタを採用した以外は、前記第1
1実施例のエッチング装置と実質的に同一である。
[0145] The etching apparatus of the present embodiment includes a shutter 8
2 except that a camera-type shutter was used.
This is substantially the same as the etching apparatus of the first embodiment.

【0146】図29は、上記カメラ式シャッタ82を拡
大して示した平面図であり、同図(A)は、シャッタ8
2を閉じた状態を、同図(B)はシャッタ82を半分開
いた状態を、それぞれ示している。
FIG. 29 is an enlarged plan view showing the camera type shutter 82, and FIG.
2B shows a state in which the shutter 82 is closed, and FIG. 2B shows a state in which the shutter 82 is half opened.

【0147】上記本実施例では、上記カメラ式シャッタ
82を炭素で形成してある。但し、この形成材料として
は、前記第11実施例で説明した基準に従って、他の材
料を用いてもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the camera-type shutter 82 is made of carbon. However, it is needless to say that another material may be used as the material for the formation according to the criteria described in the eleventh embodiment.

【0148】本実施例によれば、中性ビームを遮断する
ためにカメラ式シャッタ82を採用したので、前記第1
1実施例と同様に、各処理毎に基板Sに対して安定した
一様な処理を行うことが可能となる。又、シャッタの移
動スペースとして前記図26に示したような拡径部16
Aを設ける必要がないので、例えば円筒形状のままの単
純な構造にできるため、エッチング装置を簡単に、しか
も安価に製作できる利点もある。
According to the present embodiment, since the camera-type shutter 82 is employed to cut off the neutral beam, the first
As in the first embodiment, a stable and uniform process can be performed on the substrate S for each process. Further, the enlarged diameter portion 16 as shown in FIG.
Since there is no need to provide A, the structure can be made simple, for example, in a cylindrical shape, and there is also an advantage that the etching apparatus can be manufactured easily and at low cost.

【0149】以上、本発明について、具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
As described above, the present invention has been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof.

【0150】例えば、実施例では、イオンビームの発散
を防止するためのレンズとして静電場レンズと静磁場レ
ンズとをそれぞれ別に用いる場合を示したが、両者を組
合せてもよい。又、静磁場レンズの具体的形状は、前記
実施例に示したものに限定されない。
For example, in the embodiment, the case where the electrostatic field lens and the static magnetic field lens are separately used as the lens for preventing the divergence of the ion beam is shown, but both may be combined. Further, the specific shape of the static magnetic field lens is not limited to the one described in the above embodiment.

【0151】又、前記実施例では、ホルダが被処理体を
冷却する機能を備えている場合を示したが、これに限定
されない。処理対象によってはラジカル反応を活性化す
るために高温にした方がよい場合もあり、この場合は、
ホルダ内にSi C等の発熱体を入れることにより、該ホ
ルダに加熱機能を与えることで対応できる。
In the above embodiment, the case where the holder has the function of cooling the object to be processed has been described, but the present invention is not limited to this. Depending on the object to be treated, it may be better to raise the temperature to activate the radical reaction. In this case,
This can be achieved by providing a heating function to the holder by placing a heating element such as SiC in the holder.

【0152】又、プラズマ室でプラズマを発生させるた
めのエネルギとしては、マイクロ波に限られるものでな
く、ラジオ波、直流電界等のガスをプラズマ化させる任
意のエネルギを利用することができる。
The energy for generating plasma in the plasma chamber is not limited to microwaves, but may be any other energy such as a radio wave or a DC electric field for converting gas into plasma.

【0153】又、前記第1〜第5実施例のように、静電
場レンズ又は静磁場レンズによりイオンビームの方向を
揃えるエッチング装置でも、第6〜第8実施例(図17
〜図20)のように、ホルダ26を基板Sの処理面に対
して平行な方向に移動(回転、偏心回転、直進移動)を
行わせるようにしてもよく、又、第9実施例(図21)
のように、ホルダをイオン反発電極22との間の離間距
離を調整できるようにしてもよく、更には、第10実施
例(図23〜図25)のようにイオン反発電極22を回
転や偏心回転ができるようにしてもよい。
Also, as in the first to fifth embodiments, the etching apparatus in which the direction of the ion beam is aligned by the electrostatic field lens or the static magnetic field lens can be used in the sixth to eighth embodiments (FIG. 17).
As shown in FIGS. 20 to 20, the holder 26 may be moved (rotated, eccentrically rotated, or moved straight) in a direction parallel to the processing surface of the substrate S, and the ninth embodiment (see FIG. 20). 21)
, The distance between the holder and the ion repulsion electrode 22 may be adjusted. Further, as in the tenth embodiment (FIGS. 23 to 25), the ion repulsion electrode 22 is rotated or decentered. You may make it rotatable.

【0154】又、ホルダ26は、基板Sの処理面に対し
て平行な回転等の動作と共に、同処理面に対して垂直な
方向の動作もできるようにしてもよく、又、このホルダ
26の垂直方向の動作と共に、イオン反発電極22の回
転等の動作をできるようにしてもよい。
Further, the holder 26 may be configured to be able to perform not only an operation such as rotation parallel to the processing surface of the substrate S, but also an operation in a direction perpendicular to the processing surface. The operation such as the rotation of the ion repulsion electrode 22 may be performed together with the operation in the vertical direction.

【0155】又、イオン反発電極やコリメータを直線移
動させるようにしてもよい。
Further, the ion repulsion electrode and the collimator may be moved linearly.

【0156】又、前記実施例では、コリメータが、2枚
のイオン反発電極で形成されている場合を示したが、こ
れに限定されない。
Further, in the above-described embodiment, the case where the collimator is formed by two ion repulsion electrodes has been described, but the present invention is not limited to this.

【0157】又、第6〜第12実施例のエッチング装置
(図17〜図26、図28等)に、イオンビームの速度
を制御するための速度制御電極32や、中性ビームを励
起するための励起装置34を併設してもよい。
The etching apparatus of the sixth to twelfth embodiments (FIGS. 17 to 26, 28, etc.) is provided with a speed control electrode 32 for controlling the speed of the ion beam, and for exciting the neutral beam. May be provided in parallel.

【0158】又、前記実施例では、シャッタが1枚の場
合を示したが、2枚以上並設してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the number of shutters is one is shown, but two or more shutters may be provided in parallel.

【0159】又、表面処理装置としては、前記ドライエ
ッチング装置に限られるものでなく、例えばスパッタリ
ング装置や成膜装置であってもよい。
The surface treatment apparatus is not limited to the dry etching apparatus, but may be, for example, a sputtering apparatus or a film forming apparatus.

【0160】[0160]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、プ
ラズマから引出されたイオンビームを静電場レンズ及び
静磁場レンズの少なくとも一方を用いてその発散を防止
したので、高異方性のエッチング等の一様な表面処理を
達成することができる。
As described above, according to the present invention, since the divergence of the ion beam extracted from the plasma is prevented by using at least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens, highly anisotropic etching is performed. And other uniform surface treatments can be achieved.

【0161】又、上記レンズを複数段設置する場合に
は、イオンビームが中性化される反応時にビームエネル
ギを制御することが可能となるため、高い変換効率で中
性ビームを生成させることができると共に、低エネルギ
の中性ビームを得ることができるため、低ダメージ且つ
高異方性のエッチング等の表面処理を達成することがで
きる。
In the case where a plurality of lenses are installed, it is possible to control the beam energy during the reaction in which the ion beam is neutralized, so that the neutral beam can be generated with high conversion efficiency. In addition, since a neutral beam with low energy can be obtained, surface treatment such as etching with low damage and high anisotropy can be achieved.

【0162】又、本発明によれば、イオンビームから変
換された中性ビームを被処理体に照射する際に、被処理
体を取付けるホルダに、処理面に平行な方向に回転、直
線移動等の運動を与えるようにしたので、中性ビームの
指向性向上に伴って生じる被処理体の処理ムラを解消す
ることができ、被処理体全体に亘って均一な一様処理を
行うことが可能となる。
Further, according to the present invention, when irradiating a neutral beam converted from an ion beam to a target object, the holder for mounting the target object is rotated, moved linearly in a direction parallel to the processing surface, or the like. The movement of the object, it is possible to eliminate the processing unevenness of the processing object caused by the improvement of the directivity of the neutral beam, and it is possible to perform uniform uniform processing over the entire processing object Becomes

【0163】又、本発明によれば、イオンビームから変
換された中性ビームを、イオン反発電極又はコリメータ
を通過させ、被処理体に照射する際に、イオン反発電極
又はコリメータに、処理面に対して平行な回転等の運動
を与えるようにしたので、中性ビームの指向性向上に伴
って生じる被処理体の処理ムラを解消することができ、
同様に被処理体全体に均一な処理を行うことが可能とな
る。
Further, according to the present invention, when the neutral beam converted from the ion beam is passed through the ion repulsion electrode or the collimator to irradiate the object to be processed, the neutral beam is applied to the ion repulsion electrode or the collimator and to the processing surface. In contrast, a movement such as a rotation parallel to the object is given, so that the processing unevenness of the object to be processed caused by the improvement of the directivity of the neutral beam can be eliminated.
Similarly, uniform processing can be performed on the entire target object.

【0164】更に、本発明によれば、イオン反発電極と
被処理体との間に中性ビームを遮断するシャッタを配設
したので、表面処理装置の運転を停止することなく被処
理体の交換が可能となるため、処理毎にプラズマ源、イ
オンビーム引出電極及びイオン反発電極等を一定の状態
に維持することが可能となる。
Further, according to the present invention, since the shutter for blocking the neutral beam is provided between the ion repulsion electrode and the object to be processed, the object to be processed can be replaced without stopping the operation of the surface treatment apparatus. Therefore, the plasma source, the ion beam extraction electrode, the ion repulsion electrode, and the like can be maintained in a constant state for each process.

【0165】従って、常に安定したイオンビーム及び中
性ビームが生成でき、被処理体毎に処理条件がばらつく
ことがなくなるため、被処理体に対して一様な処理が可
能となると共に、シャッタでイオンビームを遮断する場
合に比べてシャッタのスパッタリング量が少なくできる
ため、装置内を清浄な状態に保つことができる。
Therefore, a stable ion beam and neutral beam can always be generated, and the processing conditions do not vary from one processing object to another. Since the sputtering amount of the shutter can be reduced as compared with the case where the ion beam is shut off, the inside of the apparatus can be kept clean.

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

【図1】本発明に係る第1実施例のドライエッチング装
置を示す概略断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ホルダが備えている被処理体の温度制御機能を
示す拡大断面図
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a temperature control function of a workpiece provided in a holder.

【図3】上記エッチング装置の作用を説明するための線
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the etching apparatus.

【図4】本発明に係る第2実施例のドライエッチング装
置を示す概略断面図
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】上記ドライエッチング装置の作用を説明するた
めの線図
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the dry etching apparatus.

【図6】本発明に係る第3実施例のドライエッチング装
置を示す概略断面図
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】イオンビーム速度を制御する際の各電極に対す
る印加電圧の一例を示す説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a voltage applied to each electrode when controlling the ion beam velocity.

【図8】図7におけるZ軸上の電位勾配を示す線図FIG. 8 is a diagram showing a potential gradient on the Z axis in FIG. 7;

【図9】速度制御電極によりイオンビームを減速した場
合のそのエネルギを示す線図
FIG. 9 is a diagram showing energy when the ion beam is decelerated by the velocity control electrode.

【図10】イオンビームを減速した場合の中性ビームの
エネルギ分布を示すグラフ
FIG. 10 is a graph showing the energy distribution of a neutral beam when the ion beam is decelerated.

【図11】イオンビームを減速しない場合の中性ビーム
のエネルギ分布を示すグラフ
FIG. 11 is a graph showing the energy distribution of a neutral beam when the ion beam is not decelerated.

【図12】イオンビームを加速した場合の中性ビームの
エネルギ分布を示すグラフ
FIG. 12 is a graph showing the energy distribution of a neutral beam when the ion beam is accelerated.

【図13】本発明に係る第4実施例のドライエッチング
装置を示す概略断面図
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】中性ビームの励起原理を説明するためのエネ
ルギ状態図
FIG. 14 is an energy phase diagram for explaining the principle of neutral beam excitation.

【図15】従来技術と本発明によるエッチング速度の比
較を示す線図
FIG. 15 is a diagram showing a comparison between an etching rate according to the prior art and an etching rate according to the present invention.

【図16】静磁場レンズの一例を示す概略断面図FIG. 16 is a schematic sectional view showing an example of a static magnetic field lens.

【図17】本発明に係る第6実施例のドライエッチング
装置を示す概略断面図
FIG. 17 is a schematic sectional view showing a dry etching apparatus of a sixth embodiment according to the present invention.

【図18】第6実施例におけるホルダの動作を示す説明
FIG. 18 is an explanatory view showing the operation of the holder in the sixth embodiment.

【図19】第7実施例におけるホルダの動作を示す説明
FIG. 19 is an explanatory view showing the operation of the holder in the seventh embodiment.

【図20】第8実施例におけるホルダの動作を示す説明
FIG. 20 is an explanatory view showing the operation of the holder in the eighth embodiment.

【図21】本発明に係る第9実施例のエッチング装置の
要部を示す概略断面図
FIG. 21 is a schematic sectional view showing a main part of an etching apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.

【図22】第9実施例の作用を示す説明図FIG. 22 is an explanatory view showing the operation of the ninth embodiment.

【図23】第10実施例の特徴の概略を示す、前記図1
7のA−A断面相当図
FIG. 23 schematically shows the features of the tenth embodiment,
7 AA sectional equivalent view

【図24】イオン反発電極に対する回転駆動力の伝達機
構を示す部分拡大断面図
FIG. 24 is a partially enlarged sectional view showing a mechanism for transmitting a rotational driving force to the ion repulsion electrode.

【図25】上記伝達機構の平面図FIG. 25 is a plan view of the transmission mechanism.

【図26】本発明に係る第11実施例のエッチング装置
を示す概略断面図
FIG. 26 is a schematic sectional view showing an etching apparatus of an eleventh embodiment according to the present invention.

【図27】第11実施例に採用されているシャッタを拡
大して示す斜視図
FIG. 27 is an enlarged perspective view showing a shutter employed in the eleventh embodiment.

【図28】本発明に係る第12実施例のエッチング装置
を示す概略断面図
FIG. 28 is a schematic sectional view showing an etching apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図29】第12実施例に採用されているシャッタを拡
大して示す平面図
FIG. 29 is an enlarged plan view showing a shutter employed in a twelfth embodiment;

【図30】従来の中性ビームエッチング装置の一例を示
す概略断面図
FIG. 30 is a schematic sectional view showing an example of a conventional neutral beam etching apparatus.

【図31】従来の中性ビームエッチング装置の他の一例
を示す概略断面図
FIG. 31 is a schematic sectional view showing another example of a conventional neutral beam etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…プラズマ室 12…イオン引出電極 14…中性化室 16…処理室 18…導波管 20…ECR用電磁石 22…イオン反発電極 24…真空排管 26…ホルダ 28…第1電極 30…第2電極 32…速度制御電極 34…励起装置 36…静磁場レンズ 36A…ヨーク 36B…コイル 38…コリメータ S…被処理基板(被処理体) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plasma chamber 12 ... Ion extraction electrode 14 ... Neutralization chamber 16 ... Treatment chamber 18 ... Waveguide 20 ... ECR electromagnet 22 ... Ion repulsion electrode 24 ... Vacuum exhaust pipe 26 ... Holder 28 ... First electrode 30 ... First 2 electrodes 32 ... speed control electrode 34 ... excitation device 36 ... static magnetic field lens 36A ... yoke 36B ... coil 38 ... collimator S ... substrate to be processed (object to be processed)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−29251(JP,A) 特開 昭54−107674(JP,A) 特開 平1−120826(JP,A) 特開 平3−155132(JP,A) 特開 昭62−108525(JP,A) 特開 昭64−89520(JP,A) 特開 昭63−157887(JP,A) 特開 平5−129096(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-29251 (JP, A) JP-A-54-107674 (JP, A) JP-A-1-120826 (JP, A) JP-A-3-112 155132 (JP, A) JP-A-62-108525 (JP, A) JP-A-64-89520 (JP, A) JP-A-63-157887 (JP, A) JP-A-5-129096 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/02

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラズマから引出したイオンビームを中性
ビームに変換し、該中性ビームをイオン反発電極を通過
させ、ホルダに取付けられている被処理体に照射してそ
の表面を処理する表面処理装置において、 イオンビームを中性ビームに変換する空間に、イオンビ
ームの発散を防止する静電場レンズ及び静磁場レンズの
少なくとも一方を、1又は2以上配設したことを特徴と
する表面処理装置。
1. A surface for converting an ion beam extracted from plasma into a neutral beam, passing the neutral beam through an ion repulsion electrode, and irradiating an object to be processed attached to a holder with the neutral beam. In the processing equipment, the ion beam is converted to a neutral beam in the space where the ion beam is converted to a neutral beam.
A surface treatment apparatus, wherein at least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens for preventing divergence of a beam is provided in one or two or more lenses.
【請求項2】請求項1において、 前記静電場レンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を
2以上配設したことを特徴とする表面処理装置。
(2)In claim 1, At least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens
A surface treatment device, wherein two or more are disposed.
【請求項3】請求項1において、 ホルダを、被処理体の表面に対して平行及び垂直な方向
の少なくとも一方に移動可能にしたことを特徴とする表
面処理装置。
3. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the holder is movable in at least one of a direction parallel and a direction perpendicular to the surface of the object.
【請求項4】請求項1において、前記イオン反発電極が、メッシュ状のイオン反発電極又
はコリメータであり、 イオン反発電極又はコリメータ
を、被処理体の表面に対して平行な方向に移動可能にし
たことを特徴とする表面処理装置。
4. The ion repelling electrode according to claim 1 , wherein the ion repelling electrode is a mesh-shaped ion repelling electrode.
Reference numeral denotes a collimator, wherein the ion repulsion electrode or the collimator is movable in a direction parallel to the surface of the object to be processed.
【請求項5】請求項1において、 イオン反発電極とホルダとの間に、中性ビームを遮断す
るためのシャッタを配設したことを特徴とする表面処理
装置。
5. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein a shutter for blocking a neutral beam is provided between the ion repulsion electrode and the holder.
【請求項6】請求項において、 被処理体の表面に対して平行な方向のホルダの移動が、
同軸回転、偏心回転及び直線移動の少なくとも1つであ
ることを特徴とする表面処理装置。
6. The method according to claim 3, wherein the movement of the holder in a direction parallel to the surface of the object is performed.
A surface treatment apparatus characterized by at least one of coaxial rotation, eccentric rotation, and linear movement.
【請求項7】請求項において、 イオン反発電極又はコリメータの移動が、同軸回転、偏
心回転及び直線移動の少なくとも1つであることを特徴
とする表面処理装置。
7. The surface treatment apparatus according to claim 4, wherein the movement of the ion repulsion electrode or the collimator is at least one of coaxial rotation, eccentric rotation and linear movement.
【請求項8】請求項において、 ホルダを、被処理体の表面に対して平行な方向に移動可
能にしたことを特徴とする表面処理装置。
8. The surface treatment apparatus according to claim 4, wherein the holder is movable in a direction parallel to the surface of the object.
【請求項9】請求項1乃至のいずれかにおいて、イオンビームを中性ビームに変換する空間内に生成する
中性ビームを励起する励起手段を設けたことを特徴とす
る表面処理装置。
In any one of claims 9 claims 1 to 5, the surface treatment apparatus characterized in that a pumping means for exciting the neutral beam generating in the space to convert the ion beam into the neutral beam.
【請求項10】請求項1乃至のいずれかにおいて、 被処理体の温度を制御する温度制御手段を設けたことを
特徴とする表面処理装置。
In any one of claims 10] claims 1 to 5, the surface treatment apparatus characterized in that a temperature control means for controlling the temperature of the object to be processed.
【請求項11】プラズマから引出したイオンビームを中
性ビームに変換し、該中性ビームを、イオン反発電極を
通過させ、ホルダに取付けられている被処理体に照射し
てその表面を処理する表面処理装置において、イオン反発電極とは別に、 イオンビームを中性ビームに
変換する空間の前記イオン反発電極に近接した位置に、
イオンビームを加減速するための速度制御電極を配設し
たことを特徴とする表面処理装置。
11. An ion beam extracted from a plasma is converted into a neutral beam, and the neutral beam passes through an ion repulsion electrode and irradiates an object to be processed attached to a holder to process the surface thereof. In the surface treatment apparatus, apart from the ion repulsion electrode, at a position close to the ion repulsion electrode in a space for converting the ion beam into a neutral beam,
A surface treatment apparatus comprising a speed control electrode for accelerating and decelerating an ion beam.
【請求項12】プラズマから引出したイオンビームを中
性ビームに変換し、該中性ビームを、イオン反発電極を
通過させ、ホルダに取付けられている被処理体に照射し
てその表面を処理する表面処理装置において、 イオンビームを中性ビームに変換する空間に、イオンビ
ームの発散を防止する静電場レンズ及び静磁場レンズの
少なくとも一方を、1又は2以上配設すると共に、 前記イオンビームを中性ビームに変換する空間の前記イ
オン反発電極に近接した位置に、イオン反発電極とは別
に、イオンビームを加減速するための速度制御電極を配
設したことを特徴とする表面処理装置。
12. An ion beam extracted from a plasma is converted into a neutral beam, and the neutral beam passes through an ion repulsion electrode and is irradiated on an object to be processed attached to a holder to process the surface thereof. In the surface treatment equipment, the ion beam is converted to a space where the ion beam is converted to a neutral beam.
At least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens for preventing the divergence of the beam is provided, and at least one or more of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens are provided. Separate from ion repulsion electrode
And a speed control electrode for accelerating and decelerating the ion beam.
【請求項13】プラズマから引出したイオンビームを中
性ビームに変換し、該中性ビームをイオン反発電極を通
過させ、被処理体に照射してその表面を処理する表面処
理方法において、 イオンビームを中性ビームに変換する空間に、静電場レ
ンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を、1又は2以
上配設し、イオンビームの発散を防止することを特徴と
する表面処理方法。
13. A surface treatment method for converting an ion beam extracted from plasma into a neutral beam, passing the neutral beam through an ion repulsion electrode, irradiating an object to be treated, and treating the surface thereof. A surface treatment method characterized in that at least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens is disposed in a space for converting a laser beam into a neutral beam, thereby preventing divergence of an ion beam.
【請求項14】請求項13において、 静電場レンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方を2以
上配設したことを特徴とする表面処理方法。
14.In claim 13, At least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens is 2 or more.
A surface treatment method characterized by being disposed above.
【請求項15】プラズマから引出したイオンビームを中
性ビームに変換し、該中性ビームを、イオン反発電極を
通過させ、ホルダに取付けられている被処理体に照射し
てその表面を処理する表面処理方法において、 イオンビームを中性ビームに変換する空間の前記イオン
反発電極に近接した位置に、イオン反発電極とは別に、
イオンビームを加減速するための速度制御電極を配設
し、該中性ビームの高エネルギー成分を減少させること
を特徴とする表面処理方法。
15. An ion beam extracted from a plasma is converted into a neutral beam, and the neutral beam is passed through an ion repulsion electrode and irradiated on a workpiece mounted on a holder to treat the surface thereof. In the surface treatment method, apart from the ion repulsion electrode , at a position close to the ion repulsion electrode in a space for converting an ion beam into a neutral beam ,
A surface treatment method comprising providing a velocity control electrode for accelerating and decelerating an ion beam, and reducing a high energy component of the neutral beam.
【請求項16】請求項1又は2において、 前記静電場レンズ及び静磁場レンズのいずれも、前記空
間内でイオンビームの発散を防止するとともに、該イオ
ンビームのエネルギーの軸方向分布に極小値を発生させ
る機能を有していることを特徴とする表面処理装置。
16. The method of claim 1 or 2, none of the electrostatic field lenses, and magnetostatic field lens, which prevents dispersion of the ion beam in the space, the minimum value in the axial direction distribution of the energy of the ion beam A surface treatment apparatus having a function of generating.
【請求項17】請求項1又は2において、 前記空間内で、イオンビームが電荷交換反応によって中
性ビームに変換されることを特徴とする表面処理装置。
17. The method of claim 1 or 2, in the space, a surface treatment apparatus, characterized in that the ion beam is converted to a neutral beam by charge exchange reaction.
【請求項18】請求項1乃至のいずれかにおいて、 イオンビームと電荷交換反応を行うターゲットガスを励
起状態にすることによって、変換される中性ビームを励
起する励起手段を設けたことを特徴とする表面処理装
置。
18. In any one of claims 1 to 5, by the target gas to perform charge exchange reaction with the ion beam to an excited state, characterized in that a pumping means for exciting the neutral beam to be converted And surface treatment equipment.
【請求項19】請求項13又は14において、 前記静電場レンズ及び静磁場レンズのいずれも、前記空
間内でイオンビームの発散を防止するとともに、該イオ
ンビームのエネルギーの軸方向分布に極小値を発生させ
ることを特徴とする表面処理方法。
19. The method of claim 13 or 14, none of the electrostatic field lenses, and magnetostatic field lens, which prevents dispersion of the ion beam in the space, the minimum value in the axial direction distribution of the energy of the ion beam A surface treatment method characterized by generating.
【請求項20】請求項1において、 前記空間内で、イオンビームを中性ビームに変換する反
応を生じさせるに適切なエネルギーに、該イオンビーム
のエネルギーを調整することを特徴とする表面処理方
法。
20. The method of claim 1 9, in the space, the appropriate energy to produce a reaction to convert the ion beam into the neutral beam, surface treatment and adjusts the energy of the ion beam Method.
【請求項21】請求項13、14、19又は20におい
て、 前記空間内で、イオンビームを電荷交換反応により中性
ビームに変換することを特徴とする表面処理方法。
21. The method according to claim 13 , 14, 19, or 20 , wherein the ion beam is converted into a neutral beam by a charge exchange reaction in the space.
【請求項22】プラズマから引出したイオンビームを電
荷交換反応によって中性化室内で中性ビームに変換し、
該中性化室からイオン反発電極を通過させて取り出した
中性ビームにより被処理の表面を処理する表面処理方
法において、 前記中性化室内に、静電場レンズ及び静磁場レンズの少
なくとも一方を、1又は2以上配設し、イオンビームの
発散を防止することを特徴とする表面処理方法。
22. An ion beam extracted from the plasma is converted into a neutral beam in a neutralization chamber by a charge exchange reaction,
In a surface treatment method of treating a surface of an object to be treated with a neutral beam taken out of the neutralization chamber by passing through an ion repulsion electrode, at least one of an electrostatic field lens and a static magnetic field lens is provided in the neutralization chamber. A surface treatment method comprising disposing one or two or more ions to prevent divergence of an ion beam;
【請求項23】23. 請求項22において、In claim 22, 前記静電場レンズ及び静磁場レンズの少なくとも一方をAt least one of the electrostatic field lens and the static magnetic field lens
2以上配設したことを特徴とする表面処理方法。A surface treatment method, wherein two or more are provided.
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